Indsendt af
Københavns Universitet
Resumé
Efterspørgslen efter kemikalier, polymerer, foder- og fødevareingredienser baseret på biologiske og fornybare ressourcer frem for fossile ressourcer vil stige dramatisk i de kommende år og forventes at udgøre en global markedsandel på mindst 1000 milliarder euro om 10 år. I dette INNO+ forslag vil vi identificere, udvikle og raffinere nye biobaserede produkter, der er baseret på planternes og mikroorganismernes egne synteseveje.
Forslaget dækker hele værdikæden fra basal viden om planter og mikroorganismer samt design og udvikling af disse med skræddersyede egenskaber til bioprodukter af høj værdi og kvalitet.
Forslaget skaber grundlaget og udbygger anvendelse af bio- og procesteknologi til at revolutionere konventionelle industrielle produkter og produktionsmetoder til at være biobaserede og energieffektive. Samtidig vil det muliggøre produktionen af nye produkter, som i dag ikke kan produceres med konventionelle metoder.
Danmark er allerede godt på vej med produktionen af biobaserede produkter og muligheden for udvidelse af forretningsområderne baseret på igangværende forskning udgør grundlag for hurtig vækst.
Udfordring og muligheder
Overgangen til en biobaseret økonomi er drevet af stigende priser på fossile råstoffer, og især af bekymringer over miljøet og bæredygtighed. Det europæiske erhvervsliv står overfor store udfordringer i forhold til at nå de satte mål, da kun en mindre del af de industrielle stoffer i dag produceres med brug af bioteknologiske metoder.
Udfordringen er global, og Europa er i modsætning til USA først nu begyndt at fokusere på biobaserede produkter. I OECD rapporten ”Future prospects for industrial biotechnology” peges der på, at der vil være behov for støtte til forskning og udvikling, pilot og demonstrationsfaciliteter, og produktionen - svarende til den som bioenergi og -brændselsområdet har fået - for at få den private sektor til at overgå til produktion af biobaserede produkter.
Danmark har en fordel af at være et lille land med tradition for at have et tæt samarbejde mellem den offentlige forskning og det private erhvervsliv. Derfor vil Danmark meget hurtigt med den rigtige innovationsindsats og støtte kunne imødekomme efterspørgslen efter bæredygtige løsninger. Den overordnede målsætning for partnerskabet i dette forslag er at skabe viden og løsninger, der bl.a. imødekommer et stigende behov for special-ernæring til bestemte befolkningsgrupper, sundhedsfremmende og ernæringsrigtige produkter, optimeret ressource udnyttelse og produktivitetseffektivitet i form af synergi.
Målsætning
Målet er at udnytte planternes og mikroorganismernes egne synteseveje til at udvikle og producere biobaserede produkter, der kan erstatte eller supplere de petrokemisk baserede produkter. Derudover er det målet at udvikle og producere nye produkter, der bygger på naturens unikke kvaliteter og egenskaber.
Helt konkret forventes det, at der i 2015 vil være muligt med mindst et ”proof-of-concept” for hver af følgende biobaserede produkter eller produktionsmetoder:
- Etablering af en effektiv algeproduktions platform
- Sundhedsfremmende og ernæringsrigtige bioaktive stoffer baseret på mikrobiel, alge-, mos- eller plantebaseret produktion
- Ernæringsrigtige proteiner til fødevarer og fodermidler, som kan erstatte importeret sojaskrå
- Sukkerforbindelser til videre fermentativ eller biokatalytisk omdannelse til biokemikalier fx aminosyrer, organiske syrer, sorbitol, furfural vinylglycolat etc.
- Lignin til phenolbaserede produkter, guiacol, vanillin etc .
- Mineralprodukter til sunde fødevarer- og foderprodukter
- Polysakkarider som råvare til bioplastik
- Designede poly- og oligosakkarider til medicotekniske og biomedicinske anvendelser
- Naturlige farvestoffer
- Skræddersyede biopesticider baseret på f.eks. terpenoider
- Funktionelle fødevareingredienser: Nutraceuticals, prebiotika og naturlige fedtreducerende produkter
- Metoder til funktionalitetsbestemt isolering af ingredienser
Innovationspartnerskabet kan samle aktørerne i værdikæden fra laboratoriet til markedet til en effektiv pipeline, således at grundlaget for markedsmodning af biobaserede produkter og produktionsmetoder optimeres.
Innovationsbehov
Realisering af målsætningen vil kræve en forskning, der fokuserer på den pipeline, som skal bringe produkter fra deres naturlige habitat til industrielt slutprodukt. Forskningen vil variere fra high-through-put screening for biomolekyler og deres biosyntese til optimering af industrielle processer.
Det er et velkendt problem, at trinene fra opdagelsen af produktet til kommercialisering er en udfordring (”the death valley”). Derfor er der behov for en målrettet indsats på etableringen af:
- Pilotanlæg til ”proof of concept”
- Modningsproces, der økonomisk understøtter forskerne i en patenteringsproces
- Etablering af faciliteter til test og produktmodning frem til prototype
Aktørgrupper eller interessenter kunne være:
- Virksomheder f.eks. Chr Hansen, Danisco (Dupont), Bayer Crop Science, Haldor Topsøe, DLG, CP Kelco, Firmerich, LEO Pharma, Novozymes, Carlsberg, Keminova, ALK-abello, KMC, AAC (Århus oliefabrik), Monsanto, Lundbeck, Evolva (fimaer, hvormed der allerede samarbejdes)
- Vidensinstituionerne på tværs af DK og discipliner GTS´erne f.eks Agrotech, Teknologisk institut
- Brancheorganisationer f.eks L&F
Innovationspartnerskabet tænkes at skulle organiseres med en række produktspecifikke styregrupper, hvor repræsentanter fra hele pipeline er repræsenterede.
Innovationsindsatsen vil yderligere kunne forstærkes betydeligt ved en koncentreret indsats i uddannelserne, hvor den nyeste forskning med innovativ viden bør integreres. Dette vil kræve kurser svarende til det allerede etablerede kursus på SCIENCE ”Innovation and IPR in Biotechnolgy”, der støtter det innovative mindset blandt studerende.
De danske forudsætninger
Den danske videnskabelige højde og produktion indenfor forskning i bioteknologi, biosyntese og funktion af bioaktive stoffer og bioproduktion er blandt den bedste i verden. Dette skyldes bla. over 100 års forskning i og udvikling af fødevarer og andre bioprodukter, som har været grundlaget for, at Danmark har flere af verdens førende levnedsmiddel-, ingrediens-, og enzymvirksomheder. Et spin-out af denne stærke internationale position er anvendelse af bioteknologi til udvikling og produktion af farmaceutiske stoffer.
De danske biotek virksomheder er allerede nu på vej ind i en næste generation af spin-out, hvor bioteknologien og bioproduktion anvendes til at udvinde og udvikle biobaserede produkter til at erstatte de nuværende fossile kilder. Danmark har således forudsætningerne for at blive verdensledende i forhold til fremtidens bioøkonomi. Det kræver, at forskningshøjden bibeholdes, og at der fokuseres på en styrkelse af kæden mellem forskningen og den bio- og procesteknologiske industri.
Effekter og potentialer
Via innovationspartnerskabet kan der identificeres nye bio- og procesteknologiske forretningsområder i både eksisterende virksomheder men også som entrepreneurships. Med fokus på det svageste led i udviklingskæden nemlig demonstrationstest og markedsmodning kan der etableres effektive pipelines, som baner vejen for nye produkter eller produktionsmetoder, hvilket ikke alene giver muligheder for nye markeder men også bringer løsninger til samfundsmæssige udfordringer.
Den nuværende konventionelle produktion af kemikalier, polymerer m.m. udgør ca 15% af produktionen af råolie og gas, men omkring 50% af værditilvæksten med en omsætning svarende til 2.700 milliarder euro (2012). Da efterspørgslen efter de biobaserede produkter forventes at stige væsentligt, vil det føre til en markant forøgelse af værditilvæksten.Den danske kemiske industri har i perioden 2008 – 10 tabt 5.200 arbejdspladser (10%). En overgang til biobaseret produktion vil kunne genskabe og øge beskæftigelsen i sektoren.
Et konkret eksempel, hvor der tages udgangspunkt i en af ovenstående målsætninger: Markedet for naturlige sukkerreducerende fødevareingredienser uden uønskede sideeffekter er stor i hele den vestlige verden, og et dansk identificeret produkt vil skabe vækst og jobs for en lang række virksomheder (f.eks. fødevareingrediensproducenter, konfekture- og, drikkevareindustrien). Hertil kommer samfundsmæssige fordele ved f.eks. en begrænsning af udgifter til fedmerelaterede sygdomme. For et af de andre eksempler i ovenstående målsætninger: Et nyt produkt er bioplastik, hvor KMC vurderer, at et dansk udviklet produkt vil skabe vækst og arbejdspladser hos såvel KMC som i primærproduktionen.
Biobaserede produkter er allerede godt på vej i den danske biotekbranche. Med fokus på industri/universitets partnerskab kan effekten på flere måder medvirke til overgangen til en biobaseret økonomi og samtidig skabe vækst:
- En udvidelse af forretningsområderne for de allerede etablerede bio- eller procesteknologiske firmaer
- Overførsel af teknologierne til virksomheder, hvor de petrokemisk baserede produkter eller metoder ønskes erstattet
- Grundlag for entrepreneurships og spin-outs
Overgangen til en biobaseret produktion giver yderligere mulighed for synergi mellem biotekområdet og bl.a. energiproduktionen, hvilket skaber grundlag for produktivitetsforbedringer.