Berichterstattung TechnologieRegion Karlsruhe

Informationsvorlage Gedruckt auf 100 Prozent Recyclingpapier Vorlage Nr.: 2024/1142 Verantwortlich: Dez. 1 Dienststelle: Stabsstelle Außenbeziehungen und Strategisches Marketing Berichterstattung TechnologieRegion Karlsruhe Gremien Termin TOP Ö / N Zuständigkeit Haupt- und Finanzausschuss 05.11.2024 7 Ö Kenntnisnahme Kurzfassung Der Haupt- und Finanzausschuss nimmt den Sachstandsbericht aus der TechnologieRegion Karlsruhe GmbH zur Kenntnis Finanzielle Auswirkungen Ja ☐ Nein ☒ ☐ Investition ☐ Konsumtive Maßnahme Gesamtkosten: Jährliche/r Budgetbedarf/Folgekosten: Gesamteinzahlung: Jährlicher Ertrag: Finanzierung ☐ bereits vollständig budgetiert ☐ teilweise budgetiert ☐ nicht budgetiert Gegenfinanzierung durch ☐ Mehrerträge/-einzahlung ☐ Wegfall bestehender Aufgaben ☐ Umschichtung innerhalb des Dezernates Die Gegenfinanzierung ist im Erläuterungsteil dargestellt. CO 2 -Relevanz: Auswirkung auf den Klimaschutz Bei Ja: Begründung | Optimierung (im Text ergänzende Erläuterungen) Nein ☒ Ja ☐ positiv ☐ negativ ☐ geringfügig ☐ erheblich ☐ IQ-relevant Nein ☒ Ja ☐ Korridorthema: Abstimmung mit städtischen Gesellschaften Nein ☒ Ja ☐ abgestimmt mit – 2 – Erläuterungen Die Stadt Karlsruhe ist eine von 25 Gründungsgesellschafterinnen der TechnologieRegion Karlsruhe GmbH (TRK), die 2017 gegründet wurde, um die Wirtschafts- und Innovationsregion voranzubringen. Ziel: Wirtschafts- und Innovationsregion voranzubringen. Sie ging aus der Vorgängerorganisation „TechnologieRegion Karlsruhe GbR“ hervor, die bis dahin rein kommunal aufgestellt war. Wesentliche Neuerung der GmbH war die Einbindung von Wirtschaft und Wissenschaft. Mit dem Betritt der Colléctivité européenne d’Alsace im Jahr 2019 konnte außerdem ein deutsch-französischer Wirtschafts- und Innovationsraum geschaffen werden. Die TechnologieRegion erstreckt sich damit zwischenzeitlich auf den Mittleren Oberrhein, die Südpfalz und das Nordelsass. Die TRK ist bis heute auf 34 Gesellschafter angewachsen. Davon sind 18 Gebietskörperschaften und 2 Kammern, sowie 12 Wirtschaftsunternehmen und 2 Wissenschaftseinrichtungen Gesellschafterinnen der TRK. Exemplarisch für die bisherige Arbeit der Geschäftsstelle im Sinne eines Treibers für regionale Innovation und Wirtschaftsförderung sowie nationale und internationale Standortvermarktung stehen folgende Projekte und Maßnahmen: • Erfolgreiche Teilnahme am RegioWIN 2030- Wettbewerb des Landes Baden-Württemberg mit 3 prämierten und bewilligten Leuchtturmprojekten [RegioKargoTramTrain (Karlsruhe); LastMileCityLab (Bruchsal); RegioMORE (Bühl)]; • IT-Trans (Internationale Konferenz und Fachmesse für intelligente Lösungen im öffentlichen Personenverkehr) und POLIS Conference 2024: Das Karlsruhe Mobility Lab der TRK präsentierte sich mit circa 20 Partnern und Projekten im Mai 2024 bei der IT-TRANS zum zweiten Mal einem internationalen Publikum und wird sich Ende November bei der POLIS Conference erneut präsentieren; • Der Innovationspark Künstliche Intelligenz e.G., bei dem die TRK Gründungsgenossin ist, hat bereits erste Förderungen erhalten; • Welcome Guides für internationale Fachkräfte (Tandemprogramm des Welcome Centers der TRK); • Das zu 100 % geförderte EU-Projekt tetRRIS (Territorial Responsible Research an Innovation and Smart Spezialisation) konnte erfolgreich abgeschlossen werden; • TRK ist Partner im European Digital Innovation Hub applied Artificial Intelligence and Cybersecurity (EDIH-AICS); • Die Bioökonomiestrategie wurde erarbeitet und in einer Broschüre veröffentlicht; • Das Projekt H2iPort KA Mod wurde kürzlich erfolgreich abgeschlossen und die Ergebnisse wurden in einer Projektbroschüre veröffentlicht; • Vernetzung der Region durch von der TRK initiierte Arbeitsgruppen (z.B. Energiebeirat, Netzwerk Kommunikation). • Ein wichtiger Baustein der Standortvermarktung ist die jährliche Teilnahme an der expoREAL in München, eine der größten Gewerbe- und Immobilienmesse in Europa. – 3 – Kurz bis mittelfristige Zielstellungen sind u.a. • Re-Regionalisierung von Wertschöpfungsketten; • Entwicklung einer Internationalisierungsstrategie für die TRK; • Fortführung des Ausbaus von mindestens 5 Innovationszentren in der TechnologieRegion Karlsruhe. Der Geschäftsführer, Herr Jochen Ehlgötz, berichtet dem Haupt- und Finanzausschuss regelmäßig über die strategischen Zielsetzungen, Aufgaben und Maßnahmen der Geschäftsstelle. Zuletzt war dies am 20.09.2022 der Fall.

EIN MODELL FÜR D IE ZUKUNFT gefördert von: H 2 iPort KA Mod Inhalt Ohne Wasserstoff geht es nicht ................................................................... 1 Wasserstoff-Hub für die Region Karlsruhe .................................................... 3 Modellierung des Wasserstoff-Hubs ............................................................5 Vorbereitung und Übertragungsstruktur ............................................... 5 Szenarien und Infrastrukturleistung ......................................................8 Fazit .................................................................................................. 12 Begleitende Aktivitäten zu H 2 iPort KA Mod ................................................... 12 Umfrage zum Wasserstoffbedarf ......................................................... 12 „Woche des Wasserstoffs“ in der Region Karlsruhe ................................ 14 Nächste Schritte ......................................................................................... 15 Projektpartner ............................................................................................ 16 Assoziierte Partner ...................................................................................... 22 Ansprechpartner und Kontaktdaten ............................................................ 28 Bildnachweise:TMC-Fotografie.de/Adobe Stock (Titel), Netze-Gesellschaft Südwest (S. 2), Markus Kießling/Zukunft Gas (S. 4), Siemens Energy (S. 9), Mineraloelraffinerie Oberrhein (S. 12), Oiltanking Deutschland (S. 14), Axpo Solutions AG (S. 15), Fraunhofer ICT (S. 16), Hochschule Karlsruhe (S. 17), IAVF (S. 18), projektart (S. 20), Uli Deck (S. 21), lanastace/Adobe Stock (Symbole S. 4, S. 11, S. 27), Hochschule Karlsruhe (Abbildungen S. 6, S. 8, S. 10, S. 11, S. 13). 1 H 2 iPort KA Mod Ohne Wasserstoff geht es nicht Die Auswirkungen des Klimawandels zeigen, dass der Einsatz fossiler Ener- gieträger dringend reduziert werden muss. Das erfordert ein schnelles und entschlossenes Handeln auf allen Ebenen: international, national, regional und lokal. Nur durch eine gemeinsame Anstrengung kann es gelingen, die Lebensgrundlagen für zukünftige Generationen zu sichern und die schlimmsten Folgen des Klimawandels abzuwenden. Abgesehen davon zeigen aktuelle geopolitische Ereignisse, wie wichtig eine stärkere Energieunabhängigkeit und resiliente Beschaffung sind. Als zentraler Baustein für eine nachhaltige, klimafreundliche Zukunft gilt grüner Was- serstoff. Im Gegensatz zu herkömmlichem Wasserstoff, der aus fossilen Brennstof- fen wie Erdgas gewonnen wird und dabei CO 2 -Emissionen verursacht, wird grüner Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser produziert. Der dazu benötigte Strom stammt aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie. Grüner Was- serstoff besitzt somit ein hohes CO 2 -Reduktionspotenzial und ist in vielen Sektoren anwendbar, etwa in der Mobilität, in der Bereitstellung elektrischer Energie und Wärme oder in Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft. Investitionen in Wasserstofftechnologien und notwendige Infrastrukturen sind ein Schlüssel, um die Energiewende dort voranzutreiben, wo sich Prozesse nur schwer oder gar nicht elektrifizieren lassen. Derzeit etablieren sich grüne Was- serstofftechnologien ohne Förderung allerdings nur schleppend, was vor allem an ihrer noch fehlenden Wirtschaftlichkeit liegt. Risikobehaftete Investitionen in Produktionstechnologien, Infrastruktur und Anwendungssektoren und damit verbundene Umstrukturierungen des Energiebezugs können nicht allein von der Industrie geleistet werden. Politische und regulatorische Unterstützung ist nötig, es braucht internationale Kooperationen, Finanzierung und Investitionsstrate- gien sowie Begleitforschung. 2 H 2 iPort KA Mod Das geplante Wasserstoff-Kernnetz in Deutschland führt im Südwesten zunächst bis Mannheim und Ludwigshafen – die Region Karlsruhe wird erst nach 2030 angebunden. Eine steigende H 2 -Nachfrage erfordert aber bereits früher eine In- frastruktur für Wasserstoff. Deshalb wäre ein Wasserstoff-Hub in Karlsruhe gut platziert, denn hier ergeben sich industrielle Nutzungsmöglichkeiten, etwa durch die größte Kraftstoffraffinerie Deutschlands. In den Karlsruher Rheinhäfen könn- ten zudem Frachtschiffe anlanden, die Wasserstoff transportieren oder die mit Wasserstoff betrieben werden. Als Sitz etlicher Forschungseinrichtungen bietet Karlsruhe wissenschaftliche Expertise zu Wasserstoff. Die geografische Lage der Stadt ermöglicht eine Anbindung des Wasser- stoff-Netzes an das Elsass, die Pfalz und an den südlichen Oberrhein. Auch die Spei- cherung von Wasserstoff oder seiner Derivate für diskontinuierliche Einsatzfälle wäre an diesem H 2 -Knotenpunkt möglich. Grüner Wasserstoff soll unter anderem Erdgas (hier eine Gasdruckregelstation in Au am Rhein) ersetzen 3 H 2 iPort KA Mod Wasserstoff-Hub für die Region Karlsruhe Ein industriegeführtes Konsortium hat das Projekt angestoßen, um Rahmen- bedingungen für eine Wasserstoff-Infrastruktur in der Region Karlsruhe zu definieren. Es sollte geprüft werden, ob sich der Standort Karlsruhe für eine nachhaltige Wasserstoffnutzung eignet und ob er sich als Vorbild für den Einsatz erneuerbarer Energien in Baden-Württemberg etablieren könnte. In diesem Zug wurde ein Dialog mit Stakeholdern aufgenommen, um die Akzep- tanz für den Aufbau einer großtechnischen Wasserstoffinfrastruktur zu untersuchen. Das Projekt H 2 iPort KA besteht aus zwei Phasen. In Phase 1 wurden bis Juli 2024 die unterschiedlichen Elemente modelliert. Das dynamische Modell bildet alle relevanten Energiewandlungs-, Speicher- und Verteilstrukturen einer Wasserstoff-Wertschöpfungskette ab. Es enthält geplante technische, ökonomische und ökologische Maßnahmen basierend auf dem mittelfristigen Bedarf an grünem Wasserstoff und geht auf natio- nale und internationale Preisentwicklungen, Steuervorgaben, existierende Vertragsbedingungen einzelner Partner, Standortgegebenheiten sowie den Verkauf von Energie und Systemdienstleistungen ein. In Phase 2 erfolgt die Realisierung der Wasserstoffinfrastruktur. Das H 2 iPort KA Mod-System besitzt offene Schnittstellen, sodass es weitere Nutzer und Infrastruktur-Akteure integrieren und an steigende Bedarfe und veränderte Angebotssituationen angepasst werden kann. Die Modellierung des H 2 -Hubs in Karlsruhe hat den Zweck, wirtschaftlich trag- fähige Investitionsstrategien vorzubereiten und die Öffentlichkeit einzubinden. Durch gezielte Vernetzungs- und Transferangebote entlang der gesamten Wert- schöpfungskette soll der Markthochlauf von grünem Wasserstoff unterstützt und eine nachhaltige Energiewende beschleunigt werden. 4 H 2 iPort KA Mod Wasserstoffleitungen sind Teil der neuen Infrastruktur, die für die Zukunftstechnologie aufgebaut werden Die Rheinhäfen Karlsruhe mit den benachbarten Industriestandorten gewinnen damit eine Entscheidungsgrundlage für die zukunftssichere, aber auch wirt- schaftliche Ausgestaltung eines H 2 -Hubs. Das Modell kann flexibel auf andere potenzielle Wasserstoff-Hub-Standorte angepasst werden und die Entwicklung weiterer Zentren unterstützen. In Phase 2 des Projekts H 2 iPort KA sollen ab August 2024 mithilfe der in Phase 1 gewonnenen Erkenntnisse ein skalierter Aufbau und eine Vernetzung der Wasser- stoffinfrastruktur-Elemente umgesetzt werden. 5 H 2 iPort KA Mod Modellierung des Wasserstoff-Hubs Für die Abbildung des Wasserstoffsystems werden alle relevanten Komponenten und ihre Varianten in einem mathematischen Modell zusammengefasst. Dieses soge- nannte Maximalmodell bildet als Superstruktur den denkbaren Lösungsraum ab und definiert mögliche Interaktionen zwischen Technologien, Speichern und Abnehmern. Verschiedene Standorte von Wasserstofftankstellen sowie Anlandungsmöglichkeiten des grünen Wasserstoffs, etwa in Form von Flüssigwasserstoff, Ammoniak oder Methanol samt notwendiger Umwandlungstechnologien, werden gleichzeitig abgebildet. Das Modell enthält auch die Installation eines Elektrolyseurs und Speichermög- lichkeiten in den Rheinhäfen, um eine resiliente und unabhängige Wasserstoff- versorgung zu gewährleisten. Transportmöglichkeiten wie Pipeline, LKW, Schiff und Schiene werden ebenfalls berücksichtigt. Zielfunktion des Modells ist, den Wasserstoffbedarf der Region Karlsruhe in den Jahren 2027 bis 2045 kostenoptimal zu decken. Hierbei werden die vorhandenen Investitions- und Wartungskosten der Komponenten herangezogen sowie die Kosten von Wasserstoff aus der Pipeline, Stromkosten aus grünen PPAs (Power Purchase Agreements) sowie Ammoniak aus der Schiffsanlandung. Vorbereitung und Übertragungsstruktur Zunächst wurden die Grundzüge des Modells entwickelt: Die Energiesystemkompo- nenten – dargestellt in Grey-Box-Modellen – bilden die wichtigsten physikalischen Zusammenhänge ab. Die im Modell berücksichtigten Kosten setzen sich aus Inves- titions-, Wartungs- und Betriebskosten zusammen, wobei die Investitions- und Wartungskosten als jährliche Zinsen und Tilgungen dargestellt werden. 6 H 2 iPort KA Mod Zusätzlich wurde eine Emissionsstruktur entwickelt, die das CO 2 -Reduktionspotenzial der geplanten Umstellung auf Wasserstoffinfrastruktur mit der bisherigen Situation vergleichbar macht. Abb. 1: Superstruktur des Modells H 2 iPort KA Mod mit allen betrachteten Komponenten Zur Darstellung der Übertragungsstruktur wurden alle relevanten Komponenten in die Kategorien Versorgung, Umwandlung, Speicherung, Transport und Bedarf unterteilt (siehe Abbildung 1). •• Versorgungumfasst die Stromversorgung für den Wasserstoff-Hub, die Pipeline, über die der Wasserstoff angeliefert wird, die Anlandung von Wasserstoff oder seiner Derivate, das Rheinwasser und die Atmo- sphäre als Kühl- und Wärmequellen. Zur Stromversorgung gehören das Stromnetz sowie Power Purchase Agreements (langfristige Strom- lieferverträge aus Erneuerbare-Energien-Anlagen). Im Modell wurden 7 H 2 iPort KA Mod Onshore-PPAs, Offshore-PPAs und PV-PPAs eingesetzt. Zusätzlich wird die Versorgungsmöglichkeit mit lokal erzeugtem Strom aus PV- und Wind- kraftanlagen berücksichtigt. Diese Art der Stromerzeugung wird mit dem Strombedarf der Elektrolyseure und Umwandlungskomponenten verknüpft. •• Wandlungumfasst die Reaktionseinheiten zur Umwandlung von Was- serstoff in seine Derivate oder zur Rückgewinnung von Wasserstoff aus diesen Derivaten. Wasserstoffderivate wie beispielsweise Ammoniak werden per Schiff an den Wasserstoff-Hub geliefert. Durch Cracking kann daraus Wasserstoff gewonnen werden. Mit dem Haber-Bosch- Verfahren kann Wasserstoff wiederum zu Ammoniak synthetisiert und so kostengünstig gespeichert werden. Zu den Wandlungskomponenten gehören Elektrolyseure und Wär- mepumpen. Elektrolyseure spalten Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Überschüssige Wärme, die bei der Elek- trolyse entsteht, kann über Wärmepumpen in das Fernwärmenetz eingespeist werden. •• Speicherungmeint die (längerfristige) Lagerung von Wasserstoff und sei- ner Derivate, die (kurzfristige) Speicherung von Strom in Batterieeinheiten sowie Wärmespeicher für die Abwärme, die bei der Elektrolyse ensteht. •• Transportbeschreibt die Beförderung von Wasserstoff und seiner De- rivate vom Wasserstoff-Hub zu den Kunden, beispielsweise per LKW oder Pipeline. •• Bedarfgruppiert die Nachfrage nach Wasserstoff und Wasserstoff-Deri- vaten bei bestimmten Industriekunden, Tankstellen sowie anderen Nut- zern in der Region Karlsruhe. 8 H 2 iPort KA Mod Szenarien und Infrastrukturleistung Um im Modell des Wasserstoff-Hubs alle denkbaren Optionen zu berücksichtigen, wurden 30 verschiedene Preis-, Infrastruktur- und Bedarfsszenarien entwickelt. Die Preisszenarien umfassen mögliche Verschiebungen der Wasserstoff- oder PPA-Prei- se, eine Abweichung des Zinssatzes, Veränderungen der Investitionskosten des Elek- trolyseurs oder der Batterie, aber auch Schwankungen der Treibhausgas-Quote. Die berechneten Infrastruktur-Szenarien umfassen auch eine zeitliche Verzögerung des Pipeline-Anschlusses, strategische Reserven, einen begrenzten Einsatz erneuerbarer Energien oder die Nutzung des Elektrolyseurs zur Stabilisierung des Stromnetzes. Auch Veränderungen beim Wasserstoff-Bedarf wurden betrachtet. Abb. 2: Leistungswerte der Komponenten im Referenz-Szenario 2027 bis 2045 Die Leistungswerte der Wasserstoff-Infrastruktur im Referenz-Szenario für die Jahre 2027 bis 2045 (Abbildung 2) zeigen, dass gut 50 Megawatt Elektrolyse- leistung nötig sind, um die Nachfrage nach grünem Wasserstoff ab 2027 zu 9 H 2 iPort KA Mod decken (den Bedarfder Mineraloelraffinerie Oberrhein MiRO noch nicht ein- gerechnet). Der Strom für den Betrieb des Wasserstoff-Hubs kann zunächst über PPAs bezogen werden, ein Mix aus Onshore-PPAs, Offshore-PPA und PV-PPAs stellt die optimale Lösung dar. Der Aufbau lokaler Kapazitäten zur Erzeugung erneuerbarer Energie für den H 2 -Hub ist in der Stadt Karlsruhe aufgrund der hohen Besiedelungsdichte und der Restriktionen des Naturschutzes nicht in nennenswertem Umfang möglich. Eine Anlandung von Ammoniak ist nur in einem geringen Umfang sinnvoll. Das Haber-Bosch-Verfahren und das Ammoniak-Cracking erweisen sich im kleinen Maßstab als rentabel, um Wasserstoff auch über längere Zeiträume zwischenspei- chern zu können, solange noch kein Pipeline-Anschluss verfügbar ist. Sobald die Pipeline in Betrieb geht, erfolgt darüber die Hauptversorgung mit Wasserstoff. Auch dann wird Wasserstoff in Form von Druckwasserstoff und als Ammoniak in Speichern vorgehalten, um Angebot und saisonale oder prozess- bedingte Bedarfsspitzen auszugleichen. Modell einer Elektrolyseur-Anlage von Siemens Energy 10 H 2 iPort KA Mod Abb. 3: Sankey-Diagramm der Energieflüsse von 2027 bis 2045 Im Sankey-Diagramm (Abbildung 3) ist zu erkennen, wie groß der Energiefluss durch die einzelnen Komponenten ist und wie diese miteinander verbunden sind. Der Bedarf an Wasserstoff wird hauptsächlich durch die Pipeline zu den Rheinhäfen gedeckt. Abb. 4: Wasserstoff über die Stützjahre Die Darstellung über die Stützjahre 2027 bis 2045 (Abbildung 4) zeigt, dass die Pipeline im Jahr 2027 noch nicht verfügbar ist. Das hat zur Folge, dass die Rheinhä- fen zunächst nur durch Elektrolyseure und die MiRO durch ihren Steam Reformer mit 11 H 2 iPort KA Mod Wasserstoff versorgt werden. Ab 2030 kann die Pipeline den gesamten Wasser- stoffbedarf der MiRO sowie einen Teil des Bedarfs der Rheinhäfen abdecken. Abb. 5: Leistungswerte der Komponenten für das Referenzszenario Pipeline 2035 Ein weiteres Szenario ist eine Verzögerung der Pipelinefertigstellung um fünf Jahre (Abbildung 5), was eine frühzeitige Erweiterung der übrigen Wasserstoffinfra- struktur erforderlich macht. So erhöht sich die installierte Leistung der Elektrolyseure und eine Anlandung von Ammoniak wird rentabel. Dies hat auch zur Folge, dass durch Ammoniak-Cracking mehr Wasserstoff zur Verfügung gestellt und mehr Speicherkapazität installiert werden muss. 12 H 2 iPort KA Mod Fazit: Im Referenz-Szenario ist bereits ab 2027 mit einer Elektrolyseurleistung von 50 Megawatt zu rechnen, um die Nachfrage nach grünem Wasserstoff zu decken. Kapazität für die hierfür erforderliche Infrastruktur wäre in den Rheinhäfen, aber auch in der Mineraloelraffinerie Oberrhein vorhanden. Eine Nutzung der Abwärme ist in den Modellen nicht abgebildet, kann aber als Möglichkeit berücksichtigt werden. Die Modellierung bietet eine gute Grundlage, um sektorenübergreifende und vernetzte Investitionen in die Wasserstoffwirtschaft in der Region Karlsruhe zu planen. Allerdings muss darauf hingewiesen werden, dass für den Markthochlauf von grünem Wasser- stoff nicht nur die Erzeugung von Sichtbarkeit durch lokale Aktivitäten wie Netzwerk- arbeit und Gespräche erforderlich sind, sondern auch langfristig verlässliche Rahmenbedingungen, die Business-Cases für einzelne Sektoren ermöglichen. Auch auf dem Gelände der MiRO in Karlsruhe wird die technologische Transformation stattfinden Begleitende Aktivitäten zu H 2 iPort KA Mod Umfrage zum Wasserstoffbedarf Ein Bestandteil des Projekts H 2 iPort KA Mod war, den aktuellen und zu erwartenden Wasserstoffbedarf der Unternehmen im Wirtschaftsraum der 13 H 2 iPort KA Mod TechnologieRegion Karlsruhe zu ermitteln. Zum Gebiet der TRK gehören in Deutschland die Landkreise Germersheim, Karlsruhe, Rastatt, Südliche Wein- straße sowie die Städte Baden-Baden, Karlsruhe und Landau. 2023 wurde vom Projektpartner TechnologieRegion Karlsruhe ein spezifischer Adressenstamm in den von der Wasserstoff-Roadmap BW empfohlenen Fokus- branchen Grundstoffchemie, Mineralölverarbeitung, Stahlerzeugung und Eisen- metall-Verarbeitung, Zement, Kalk, Keramik und Ziegel, Glas, Zucker, Papier und Logistik angesprochen. Es scheint, als sei die Bereitschaft der regionalen Unternehmen, sich mit solchen Fragestellungen auseinanderzusetzen, zu diesem Zeitpunkt insgesamt noch ge- ring gewesen. In Baden-Württemberg wurde vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung zeitgleich eine Studie durchgeführt. Dort hat sich ge- zeigt, dass die Region Karlsruhe bereits 2030 einen vergleichsweise hohen Bedarf an grünem Wasserstoff hat. Ein bemerkenswertes Ergebnis der Umfrage ist, dass zwei Drittel der Befragten Mehrausgaben für grünen Wasserstoff akzeptieren würden. Jedes Dritte dieser Unter- nehmen würde sogar Mehrkosten von bis zu 25 Prozent hinnehmen Abb. 6: Akzeptierte Mehrkosten für grünen Wasserstoff (siehe Abbildung 6). Vieles deutet darauf hin, dass Unternehmen in der Frühphase des H 2 -Hochlaufs be- reit sind, Mehrkosten für die Versorgung mit Wasserstoff in Kauf zu nehmen. Mehr- kosten von über 25 Prozent wurden jedoch von keinem der befragten Unternehmen als akzeptabel bezeichnet. Die Modellierung zeigt allerdings, dass die Mehrkosten zunächst deutlich über 25 Prozent liegen werden. 14 H 2 iPort KA Mod „Woche des Wasserstoffs“ in der Region Karlsruhe Eine ganzheitliche Betrachtung des Energieträgers Wasserstoff ist die Grundvoraus- setzung für einen effizienten Wandel von einer fossil dominierten zu einer klima- neutralen Gesellschaft. Insbesondere muss die breite Bevölkerung frühzeitig über Prozesse der Transformation informiert werden und Angebote für einen Gedan- kenaustausch erhalten. Seit einigen Jahren findet daher die bundesweite Aktion „Woche des Wasserstoffs“ statt. Die Hochschule Karlsruhe, Projektpartnerin von H 2 iPort KA Mod, organisiert in diesem Rahmen eine Vortragsreihe, in der sie spezifische Einblicke in die An- wendungsfelder von Wasserstoff gibt. Vertreter aus Politik, Forschung und Indus- trie nahmen Ertüchtigung der Leitungsinfrastruktur, Sicherheit, Skalierung der Produktion sowie Fördermöglichkeiten, Entwicklung neuer Märkte und deren Erschließung durch Start-ups in den Blick. Das Großtanklager der Mabanaft-Tochter Oiltanking Deutschland in den Karlsruher Rheinhäfen 15 H 2 iPort KA Mod Nächste Schritte Mit dem Ende von Phase 1 des Projekts H 2 iPort KA Mod steht erstmalig eine um- fassende Modellierung für einen H 2 -Hub zur Verfügung. Diese wurde mit Bezug auf die Rheinhäfen Karlsruhe entwickelt, programmiert und angewendet, hier- für liegen nun konkrete Kennzahlen für definierte Szenarien vor. Die Wasserstoffproduktionsanlage des Projektpartners Axpo Solutions AG in der Schweiz In Phase 2 beschäftigen sich einzelne Partner bereits konkret mit einer techni- schen Umsetzung, auch vor dem Hintergrund der Planungen zum deutsch- landweiten H 2 -Kernnetz. Investoren, Hersteller und Abnehmer treffen sich zu Gesprächen und verhandeln bi- und multilateral. Das Modell H 2 iPort KA Mod hilft, die Gespräche auf eine solide Basis zu stellen. Inwieweit daraus eine re- gionale Wasserstoff-Wertschöpfungskette entsteht, hängt auch von den jewei- ligen Rahmenbedingungen und verschiedenen Gegebenheiten ab. Mit der Publikation der Forschungsergebnisse zum H 2 -Hub in Karlsruhe soll auch die Identifikation und Anbindung weiterer Wasserstoff-Akteure unterstützt werden. Wichtig ist außerdem die Einbeziehung weiterer gesellschaftlicher Gruppen in die Wasserstoff-Thematik, um Transparenz und Akzeptanz für dieses Thema zu fördern. 16 H 2 iPort KA Mod Projektpartner Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie Die Wissenschaftler*innen des Bereichs Angewandte Elektrochemie am Fraunhofer ICT können ihre Stärken zeigen, wenn es darum geht, die Defossilisierung voranzu- treiben. Sie verfügen über große Expertise auf dem Gebiet der Validierung von Was- serstoffkomponenten und gesamter Systeme – auch in Bezug auf deren Sicherheit (H2TwinTest). Darüber hinaus besitzen sie umfassendes Know-how im Bereich der Materialentwicklung für Katalysatoren. Hinzu kommt umfangreiches Fachwissen zu elektrochemischen Speichern – von Lithiumtechnologien bis hin zu Großspeichern wie Redox-Flow-Batterien. Am Campus des Fraunhofer ICT in Pfinztal wird auch die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse erforscht Im Projekt H 2 iPort KA Mod wird das Potenzial sichtbar, das Wasserstoff vor allem in den Sektoren Industrie, Mobilität und Energie aufweist. Das Fraunhofer ICT beteiligt sich mit Kompetenzen im Bereich der Elektrolyse sowie deren Systemkomponenten, zudem ist das Institut in die gesamte Außendarstellung involviert. 17 H 2 iPort KA Mod Hochschule Karlsruhe Die Forschungsgruppe Energiesystemanalyse erarbeitet Lösungen zur nachhaltigen Energieversorgung an der Schnittstelle von Forschung und Praxis. Sie setzt Metho- den der mathematischen Modellierung, Simulation und Optimierung zur Zusam- mensetzung von Energiesystemen sowie zum Betrieb energietechnischer Anlagen ein. Die grundsätzliche Problematik bei der Einführung von H 2 als Energieträger liegt in der Komplexität der einzelnen Anwendungsszenarien, der noch nicht vorhandenen Infrastruktur für großskaligen Transport, Lagerung und Distribution und der noch nicht bekannten Nachfrage, etwa auf Unternehmensseite. Treffen der Projektpartner von H 2 iPort KA Mod an der Hochschule Karlsruhe Für das Projekt H 2 iPort KA Mod hat die Hochschule Karlsruhe ein umfassendes Modell eines Wasserstoff-Hubs entwickelt, dessen Kernfunktionalität sie quelloffen (Open Source) zur Verfügung stellt. Das Modell bildet die relevanten Energiewand- 18 H 2 iPort KA Mod lungs-, Speicher- und Verteilstrukturen sowohl auf Kostenseite (Investitions- und Betriebskosten) als auch hinsichtlich ihres technischen Betriebsverhaltens im Zu- sammenspiel ab. Es beschreibt das dynamische Verhalten in einem differential- gleichungsbasierten System. Das Modell wurde realitätsnah anhand der Gegebenheiten der Rheinhäfen Karlsruhes parametrisiert und mit technischen und wirtschaftlichen Datengrundlagen der Partner bestückt.Die Optimierung des Modells beispielsweise auf Wirtschaftlichkeit kann als Basis für eine zukunfts- sichere Ausgestaltung des H 2 -Hubs in den Rheinhäfen dienen. IAVF Antriebstechnik GmbH Die IAVF Antriebstechnik GmbH arbeitet seit über 40 Jahren in der Entwicklung von Antrieben für mobile und stationäre Anwendungen sowie von deren Betriebs- stoffen. Sie bietet ihren nationalen und internationalen Kunden ein breites Port- folio an Testing- und Engineering-Dienstleistungen. Wasserstofftanks am Sitz von IAVF in Karlsruhe: Hier entsteht eine firmeneigene H 2 -Infrastruktur 19 H 2 iPort KA Mod Als langjähriger Entwicklungspartner von Fahrzeugherstellern kann das Unter- nehmen auf umfangreiche Erfahrungen in Bereich der Mobilität zurückgreifen. IAVF betreibt heute 85 vollautomatisierte Prüfstände für Antriebe von Road- und Non-Road-Anwendungen bis 4 MW und deren Komponenten, außerdem verfügt es über Labore zur umfangreichen Bauteil- und Schadensanalytik. Für neue und gleichzeitig robuste Antriebe mit modernen Technologien spielen nachhaltig erzeugte Kraftstoffe eine bedeutende Rolle. Neben E-Fuels muss hier vor allem grüner Wasserstoff genannt werden, da er einen hervorragenden Bei- trag zur Dekarbonisierung leisten kann. Als industrieller H 2 -Anwender mit stark steigendem Verbrauch und Firmensitz in den Karlsruher Rheinhäfen hat IAVF die Koordination des Projekts H 2 iPort KA Mod übernommen. Aufgrund des großen CO 2 -Reduktionspotenzials, das der Einsatz von Wasserstoff in allen Sektoren verspricht, rechnet die IAVF Antriebstechnik GmbH in den kom- menden Jahren mit einem erheblichen Bedarf an Wasserstoff für ihre Prüfstände. Deshalb baut IAVF bereits seit 2022 eine eigene H 2 -Infrastruktur mit Lagerung und Verteilung auf, um seine Kunden auch zukünftig bei Entwicklung und Testing in die- sem Bereich unterstützen zu können. KVVH Karlsruher Versorgungs-, Verkehrs- und Häfen GmbH Geschäftsbereich Rheinhäfen Mit einem Gesamtumschlag von rund sieben Millionen Tonnen im Jahr sind die Rheinhäfen Karlsruhe der größte Binnenhafen Baden-Württembergs und einer der fünf größten in Deutschland. Auf dieser logistischen Drehscheibe werden die drei Verkehrsträger Straße, Schiene und Wasserstraße intelligent vernetzt. Die Rheinhäfen Karlsruhe wirken proaktiv an der Umsetzung der Energiewende mit und unterstützen im Konsortium von H 2 iPort KA Mod den Aufbau einer Wasserstoff- import-, Speicher- und Verteilinfrastruktur in den Rheinhäfen Karlsruhe. 20 H 2 iPort KA Mod Gemeinsam mit den Stadtwerken als einem weiteren Unternehmen der Stadt Karlsruhe unterstützen die Rheinhäfen dabei mit Daten sowie mit energiewirt- schaftlichem Know-how bei der Plausibilisierung der Ergebnisse. Die Rheinhäfen haben Areale identifiziert, die sich für den Umschlag sowie die Weiterbehandlung von Wasserstoff und Wasserstoffderivaten wie Ammoniak anbieten. Dabei lag der Fokus nicht nur darauf, die Binnenschifffahrt zu berücksichtigen, es wurden auch grundlegenden Sicherheitsvoraussetzungen zum Umgang mit Wasserstoff inner- halb der Hafeninfrastruktur zum Wasserstoffumschlag geprüft. Das Fahrgastschiff im Karlsruher Rheinhafen ist bereits für Wasserstoff vorbereitet TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Als eine der führenden Wirtschafts- und Innovationsregionen in Europa vereint die TechnologieRegion Karlsruhe internationale Konzerne, Wissenschaftseinrichtungen von globaler Bedeutung, mittelständische Unternehmen und Start-ups. 21 H 2 iPort KA Mod Die TechnologieRegion Karlsruhe GmbH ist ein über Landesgrenzen hinweg vernetztes Aktionsbündnis, das Wirtschaft, Kammern, Wissenschaft und Kommunen verbindet und Plattformen für Zusammenarbeit schafft. Gegenüber Entscheidungsträgern auf Landes-, Bundes- und Europa-Ebene vertritt die TRK Interessen lokaler Akteure. Die Ergebnisse ihrer Kooperationsprojekte macht sie im nationalen und internationalen Umfeld sichtbar. Mit RE-Action 1.5 verfügt die TechnologieRegion über eine ambitionierte Energie- strategie. Im Rahmen des Projekts H 2 iPort KA Mod ist es der TRK GmbH wichtig, den Markthochlauf des nachhaltigen Energieträgers Wasserstoff zu beschleuni- gen und hiesige Unternehmen an dieses Schlüsselfeld der Wirtschaft heranzu- führen. Dazu entwickelt sie regionale Informationsformate wie die Website trk.de/projekte/h2iportka. Mit dem branchenübergreifenden Aufbau von Know- how gibt die TRK wichtige Impulse für innovative und nachhaltige H 2 -Anwen- dungen in der Region. Schloss Karlsruhe im Zentrum der TechnologieRegion, die eine ambitionierte Energie-Strategie verfolgt 22 H 2 iPort KA Mod Assoziierte Partner Air Products GmbH Das 1940 gegründete Industriegas-Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, inno- vative Lösungen zu entwickeln, die der Umwelt dienen und Nachhaltigkeit fördern. Air Products und seine Mitarbeitenden wollen sich den Herausforderungen von Kunden, Gemeinschaften und der Welt insgesamt widmen. Eine Reduktion der globalen Emissionen um 20 Prozent ist möglich, wenn Wasserstoff auch zur De- karbonisierung von Schwerlasttransporten und in der Industrie eingesetzt wird. Air Products bietet eine Produktlinie für die Wasserstoffbetankung an. Die Was- serstofftankstellen umfassen Kompression, Speicherung und Abgabe. Die Anlagen von Air Products sind für eine minnimale Installation ausgelegt und können mit jeder Wasserstoffquelle verwendet werden. Pkw, Lkw, Busse, Motorroller, Loko- motiven, Flugzeuge und sogar U-Boote wurden bereits mit Technologien von Air Products betankt. Noch stammen 80 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs aus fossilen Brennstoffen. Air Products ist der Überzeugung, dass Wasserstoff in energieintensiven Sektoren unserer Wirtschaft eine praktische und emissionsfreie Lösung für die Energieversorgung darstellt. Unter diesem Gesichtspunkt war es für Air Products wichtig, am Projekt H 2 iPort KA Mod mitzuwirken. Axpo Solutions AG Die größte Erneuerbare-Energieversorgerin der Schweiz ist in der Stromerzeugung, im Strom- und Gashandel sowie über die Tochtergesellschaften Volkswind und Urbasolar in der Entwicklung von Wind- und Solarparks aktiv. Als Anbieterin von innovativen Energielösungen ist Axpo in über 30 europäischen Ländern, in den USA 23 H 2 iPort KA Mod und in Singapur vertreten. Die Wasserstoff-Abteilung der Axpo Solutions AG stellt grünen Wasserstoff und Derivate wie Methanol her. Im April 2024 hat der Konzern zusammen mit Rhiienergie die bisher größte grüne Wasserstoffproduktionsanlage für die Schweiz eröffnet. Die Rheinhäfen Karlsruhe als zentraler und vernetzter Versor- gungspunkt mit Anbindung an Frankreich und die Schweiz sind für Axpo interessant. Deshalb möchte das Unternehmen im Rahmen des Projekts dazu beitragen, die Ergebnisse der Modellierung umzusetzen und einen H 2 -Hub in Karlsruhe zu etablieren. Axpo kann hierfür grünen Wasserstoff für die emissionsfreie Rhein- schifffahrt liefern und grünen Wasserstoff oder Derivate aus europäischen Projekten in die Region Karlsruhe importieren. EnBW Energie Baden-Württemberg AG Als eines der größten Energieunternehmen in Deutschland und Europa versorgt EnBW rund 5,5 Millionen Kunden mit Strom, Gas, Wasser sowie Dienstleistungen und Produkten aus den Bereichen Infrastruktur und Energie. Eckpfeiler des Ausbaus erneuerbarer Energien ist der Bau neuer, flexibel einsetzbarer, wasserstofffähiger Gaskraftwerke sowie die Weiterentwicklung der Verteil- und Transportnetze für Strom und Gas. Eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur Klimaneutralität spielt die Transfor- mation der Gaswirtschaft hin zu dekarbonisierten Gasen und insbesondere zu Was- serstoff. Die EnBW engagiert sich in diesem Bereich über die gesamte Wertschöp- fungskette – von Erzeugung, Transport, Speicherung bis hin zu Vertrieb, Verteilung und Nutzung in Kraftwerken. Zum Forschungsprojekt H 2 iPort KA Mod trägt EnBW ihre Expertise in Energiehandel und Energiesystemen bei, um einen „grünen“ Elek- trolyseur optimal mit erneuerbarem Strom zu versorgen. Dank langjähriger Erfah- rung mit Power Purchase Agreements kann EnBW hier eine passgenaue Lösung gemäß EU-Kriterien bereitstellen. 24 H 2 iPort KA Mod H2Global Advisory GmbH Die H2Global Advisory GmbH ist eine deutsche Stiftung, die sich der Förderung von grünem Wasserstoff widmet. Ihr Hauptziel ist es, den Markthochlauf von H 2 aus er- neuerbaren Energien zu beschleunigen. Dies geschieht durch die Schaffung von Marktanreizen, die Förderung von Projekten und die Stärkung internationaler Ko- operationen. H2Global entwickelt Mechanismen, die den Markt für grünen Wasserstoff stärken sollen – etwa finanzielle Anreize und Fördermittel. Die Stiftung unterstützt For- schungs- und Entwicklungsprojekte zu technologischen Innovationen im Bereich des grünen Wasserstoffs. Zudem fördert H2Global die Zusammenarbeit zwischen ver- schiedenen Ländern und Regionen durch den Aufbau von Handelsbeziehungen und den Austausch von Know-how. In der Stiftung sind gegenwärtig 61 Unternehmen ent- lang der gesamten Wertschöpfungskette Power-to-X vertreten. Sie organisieren sich in thematischen Arbeitsgruppen und treffen sich zu Geber- konferenzen, um über die Wirtschaftlichkeit von nachhaltig erzeugtem Wasserstoff, seine Produktion und die Nutzung in Sektoren wie Industrie, Verkehr und Energie zu beraten. Die Assoziation im Projekt H 2 iPort KA Mod war für H2Global interessant, da die Modellierung sehr gut zu den Zielen der Stiftung passt. Mabanaft GmbH & Co. KG Das international tätige Energieunternehmen ist auf den Großhandel mit Mine- ralölprodukten spezialisiert und bietet Dienstleistungen im Energie- und Chemie- sektor an. Unter den Kunden sind Energieeinzelhändler, Tankstellenbetreiber und 25 H 2 iPort KA Mod Großkunden. Zu den Kernkompetenzen von Mabanaft zählen innovative Ener- gielösungen für die Bereiche Transport, Wärme, Landwirtschaft und Industrie. Das Unternehmen betreibt ein umfangreiches Netzwerk von Lager- und Umschlagsein- richtungen und ermöglicht damit eine effiziente Distribution und Logistik von Mine- ralölprodukten. Allein in Deutschland verfügt Mabanaft über elf Tanklager, die von der Tochtergesellschaft Oiltanking Deutschland betrieben werden. Mit der Erweite- rung seines Kraftstoff-Portfolios um erneuerbare Lösungen wie Wasserstoff und des- sen Derivate (etwa Ammoniak) ist das Ziel verbunden, Kraftstoff-Lösungen nach- haltiger zu machen. Teil dieser Bemühungen spiegelt auch das geplante Ammoniak-Importterminal im Hamburger Hafen wider. Für das Projekt H 2 iPort KA Mod leistet das Großtanklager in den Rheinhäfen Karlsruhe mit einer Kapazität von rund 211.000 Kubikmetern einen wichtigen Beitrag in Sachen Infrastruktur und Erfahrungen. MiRO Mineraloelraffinerie Oberrhein GmbH & Co. KG Deutschlands größte Raffinerie verarbeitet pro Jahr rund 15 Millionen Tonnen Rohöl und versorgt jeden Tag zehn Millionen Menschen mit Benzin, Diesel und Heizöl. In der Mineraloelraffinerie Oberrhein MiRO in Karlsruhe entstehen Grundstoffe für viele Produkte des Alltags wie etwa Joghurtbecher, Computer, Sportkleidung, Medikamente und Kosmetika, aber auch Bitumen für den Straßen- bau oder Einsatzstoffe für die chemische Industrie. Die Abwärme der Produktionsprozesse versorgt täglich über 40.000 Haushalte in Karlsruhe mit CO 2 -neutraler Fernwärme. Nun soll mit der Integration von grünem Wasserstoff ein wesentlicher Bestandteil der MiROStrategie 2030+ erfüllt werden. Um Einsatzmöglichkeiten von grünem Wasserstoff zu untersu- chen und Business-Cases zu entwickeln, bot sich die Vernetzung mit regio- 26 H 2 iPort KA Mod nalen Partnern im Projekt H 2 iPort KA Mod an. Die MiRO kann hier ihr Fach- wissen zu regionalspezifischen Scale-up-Möglichkeiten und Limitationen ein- bringen und von Erkenntnissen aus der Modellierung profitieren.Diese gibt wertvolle Hinweise zur zeitlichen Dimension und Abfolge beim Aufbau einer H 2 -Infrastruktur, dem Hochfahren der H 2 -Mengen sowie dem Zusammen- wirken der Partner. Netze-Gesellschaft Südwest mbH Als größter Gasnetzbetreiber unter der Regulierungsaufsicht des Landes Baden- Württemberg versorgt die Netze-Gesellschaft Südwest über 100 Kommunen in Nordbaden und Oberschwaben mit Gas. Daraus resultiert langjährige Erfahrung bei Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Gasverteilnetzen und Anla- gen, Biogasaufbereitungsanlagen, Nahwärmenetzen, technischen Anlagen wie Blockheizkraftwerken oder Heizzentralen, Erdgas- und Wasserstofftankstellen sowie PV-Anlagen. Aktuell arbeitet die Netze-Gesellschaft Südwest an ihrer Wasserstoff-Trans- formation – ab 2030 bis 2035 will sie schrittweise auf 100 Prozent Wasser- stoff umstellen. Um die Energiewende mit Wasserstoff erfolgreich umzusetzen, müssen Versorgungssicherheit, Bezahlbarkeit, Umwelt- und Klimaschutz sowie die Sektorenkopplung zusammen gedacht werden. Die Mitwirkung an Wasserstoff-Forschungsprojekten hilft, auf dem aktuellen Stand zu bleiben, die Transformation kontinuierlich voranzutreiben und die Pläne zur Gasnetzgebietstransformation zu verfeinern. Ins Projekt H 2 iPort KA Mod hat die Netze Südwest ihr Wissen eingebracht, mit dem sie dazu beiträgt, den Aufbau einer zukunftsfähigen und nachhaltigen Verteilnetz-Infrastruktur in der Region Karlsruhe zu unterstützen. 27 H 2 iPort KA Mod Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Mit seinen Produkten, Lösungen und Services deckt Siemens Energy nahezu die gesamte Energiewertschöpfungskette ab – geschätzt ein Sechstel der weltwei- ten Stromerzeugung basiert auf Technologien des Konzerns. Damit gehört er zu den weltweit führenden Unternehmen der Energietechnologie. Siemens Energy legt großen Wert auf regionale Nähe und ist in Baden-Würt- temberg fest verankert. Der Standort in Karlsruhe ist weltweiter Hauptsitz für das Leittechniksystem, das Remote Expert Center und das Cyber Security Operations Center sowie das interne Schulungszentrum Power Academy. Mit der 2023 in Berlin eröffneten vollautomatisierten Gigawatt-Fabrik für Elektroly- seure ebnet Siemens Energy den Weg für den Hochlauf der grünen Wasserstoff- Wirtschaft. Denn: Damit Wasserstoff zum Wegbereiter für eine klimaneutrale Zukunft werden kann, muss er in großen Mengen und zu wettbewerbsfähigen Preisen verfügbar sein. Bei der Modellierung des H 2 -Hubs in den Rheinhäfen Karlsruhe brachte Siemens Energy sein technisches Know-how und seine Praxiserfahrung in der Realisierung großskaliger Elektrolyse samt Engineering, Projektmanagement, Installation und Inbetriebnahme ein.Die Hardware beinhaltet neben dem Elektrolyseur auch des- sen Prozess-Infrastruktur. In Kombination mit einer Industriewärmepumpe lässt sich die Effizienz der Elektrolyseanlage durch Nutzung der Abwärme von circa 75 Prozent auf über 95 Prozent steigern. Ansprechpartner und Kontaktdaten IAVF Antriebstechnik GmbH (Konsortialführer) Dr. Peter Berlet E-Mail: peter.berlet@iavf.de Telefon: +49 721 955 05 0 Hochschule Karlsruhe Prof. Dr. Marco Braun, Daniel Bull E-Mail: marco.braun@h-ka.de, daniel.bull@h-ka.de Telefon: +49 721 925 0 Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie Prof. Dr. Karsten Pinkwart, Stefan Bürger E-Mail: karsten.pinkwart@ict.fraunhofer.de, stefan.buerger@ict.fraunhofer.de Telefon: +49 721 4640 0 KVVH Karlsruher Versorgungs-, Verkehrs- und Hafen GmbH Geschäftsbereich Rheinhäfen Jens-Jochen Roth E-Mail: roth@rheinhafen.de Telefon: +49 721 599 7402 TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Markus Wexel E-Mail: markus.wexel@trk.de Telefon: +49 721 40244 712 Wirtschaftliche Ausgestaltung eines Wasserstoff-Hubs in den Rheinhäfen Karlsruhe H 2 iPort KA Mod

E²source Bioökonomie strategie für die TechnologieRegion Karlsruhe Autorinnen und Autoren Kapitel 1: Einführung Lenz Sulzer, Dr. Petra Jung-Erceg, TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Kapitel 2: Trends in der Bioökonomie Dr. Bärbel Hüsing, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI Kapitel 3: Geografische Charakterisierung der TechnologieRegion Karlsruhe Dr. Bärbel Hüsing, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Lenz Sulzer, TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Kapitel 4: Akteursanalyse Wissenschaft, Forschung und Entwicklung, Bildung Dr. Bärbel Hüsing, Gabriel Däßler, Fraunhofer- Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Lenz Sulzer, TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Kapitel 5: Akteursanalyse Wirtschaft Dr. Bärbel Hüsing, Gabriel Däßler, Fraunhofer- Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Lenz Sulzer, TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Kapitel 6: Kommunale Akteure Lenz Sulzer, TechnologieRegion Karlsruhe GmbH, Dr. Bärbel Hüsing, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI Kapitel 7: Relevanz für die TechnologieRegion Karlsruhe Dr. Bärbel Hüsing, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI Kapitel 8: Stoffstromanalyse zur Identifizierung und Quantifizierung der biogenen Reststoffströme Marei Brose, Christiane Chaumette, Dr. Marius Mohr, Dr. Brigitte Kempter-Regel, Fraunhofer- Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB Kapitel 9: Roadmap der Bioökonomiestrategie RE²source Lenz Sulzer, Dr. Petra Jung-Erceg, Viktoria Lei, TechnologieRegion Karlsruhe GmbH, Dr. Simone Kimpeler, Dr. Martin J. Kirstgen, Dr. Bärbel Hüsing, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI Kapitel 10: Ausblick Lenz Sulzer, Dr. Petra Jung-Erceg, TechnologieRegion Karlsruhe GmbH 1 Grußwort Sehr geehrte Damen und Herren, die Entwicklung einer nachhaltigen und zukunftsfähigen Wirtschaft ist die zentrale Aufgabe der Technolo- gieRegion Karlsruhe GmbH als Knotenpunkt der Wirtschafts- und Innovationsförderung in der gleichnamigen Region. In einer Zeit, in der Ressourcenknappheit und Klimawandel unser Handeln maßgeblich beeinflussen, stehen wir mit unseren 34 Gesellschaftern vor der Notwendigkeit, neue Wege der Wertschöpfung zu ent- wickeln. Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, bei diesem Wandel eine Vorreiterrolle einzunehmen. Unser gemein- sames Ziel ist es, die Rohstoffresilienz unserer Region zu erhöhen und gleichzeitig innovative, umweltfreund- liche Technologien zu fördern, die wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig sind. Die Bioökonomie als integraler Bestandteil dieser Transformation bietet uns die Chance, Roh- und Reststoffe effizient für Produkte und Prozesse zu nutzen und so die Rohstoffwende mit nachhaltiger Wertschöpfung zu verbinden. Wir besitzen das Potenzial, eine Modellregion für die Bioökonomie zu werden – ein Ort, an dem neue Verfahren und Produkte entwickelt und zur Marktreife gebracht werden. Durch die Zusammenarbeit von Wissenschaft, Wirtschaft und öffentlicher Hand können wir hier Lösungen wachsen lassen, die unsere alltäglichen Wirtschaftsprozesse ressourcenschonend gestalten und die Wett- bewerbsfähigkeit unserer Region stärken, indem zukunftsfähige Arbeitsplätze geschaffen werden. In den vergangenen Monaten haben wir intensiv daran gearbeitet, die Potenziale der Bioökonomie in der TechnologieRegion Karlsruhe zu erfassen und zu fördern. Das Ergebnis der engagierten Zusammenarbeit zahlreicher Akteurinnen und Akteure ist eine umfassende Strategie, die konkrete Schwerpunktbereiche und Maßnahmen aufzeigt, um die bioökonomische Transformation in unserer Region zu beschleunigen. Ich möchte mich herzlich bei allen bedanken, die sich aktiv an der Entwicklung dieser Strategie beteiligt haben und es auch zukünftig tun werden. Ihr Engagement und Ihre Expertise sind der Schlüssel zum Erfolg der TechnologieRegion Karlsruhe. Weiterhin danke ich dem Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg für die gezielte Förderung der Strategieentwicklung sowie den Fraunhofer-Instituten für System- und Innovations- forschung ISI und für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB für die wertvolle fachliche Begleitung. Ich freue mich darauf, gemeinsam mit Ihnen eine nachhaltige und innovative Zukunft der TechnologieRegion Karlsruhe zu gestalten und lade Sie herzlich ein, Teil unseres aktiven Bioökonomie-Netzwerks zu werden. Mit den besten Grüßen Ihr Jochen Ehlgötz Jochen Ehlgötz Geschäftsführer TechnologieRegion Karlsruhe GmbH 2 Abbildungsverzeichnis ....................................................................................................................4 Tabellenverzeichnis ..........................................................................................................................4 Glossar ...............................................................................................................................................5 Executive summary ..........................................................................................................................5 1 Einführung ..........................................................................................................................9 1.1 Zielstellung des Projektes & Status Quo .................................................................................................10 1.2 Projektübersicht .............................................................................................................................................10 2 Trends in der Bioökonomie ............................................................................................13 2.1 Bioökonomie als nächster Wirtschaftszyklus .........................................................................................13 2.2 Kreislaufwirtschaft in Städten und Regionen ........................................................................................13 2.3 Rohstoffwandel: Konsum fossiler Rohstoffe deutlich senken – Neue Rohstoffquellen erschließen ........................................................................................................................................................13 2.4 Nutzung kommunaler und regionaler biogener Rest- und Abfallstoffe als Rohstoff für die Bioökonomie .............................................................................................................................................14 2.5 Nutzung kommunaler und regionaler Abwasserströme als Rohstoff für die Bioökonomie ...14 2.6 Nutzung von CO 2 als Rohstoff für die Industrie .....................................................................................15 2.7 Bioökonomie-Infrastrukturen .....................................................................................................................15 2.8 Urbane Landwirtschaft ..................................................................................................................................15 2.9 Digitalisierung in der Bioökonomie ...........................................................................................................16 2.10 Kompetenzen, Qualifikationen & Fachkräfte für die Bioökonomie .................................................16 3 Geografische Charakterisierung der TechnologieRegion Karlsruhe ....................17 4 Akteursanalyse Wissenschaft, Forschung und Entwicklung, Bildung .................18 4.1 Übersicht ............................................................................................................................................................18 4.2 Karlsruher Institut für Technologie KIT ....................................................................................................19 4.3 Fraunhofer-Institute ......................................................................................................................................22 4.3.1 Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT ..................................................................................................22 4.3.2 Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB .............................................22 4.3.3 Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI ...........................................................................22 4.4 Landwirtschaftliches Technologiezentrum LTZ Augustenberg .......................................................23 4.5 Max Rubner-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel ..................23 4.6 TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser ..............................................................................................23 4.7 Duale Hochschule Baden-Württemberg DHBW Karlsruhe ................................................................24 4.8 Hochschule Karlsruhe HKA ..........................................................................................................................24 4.9 Rheinland-Pfälzische Technische Universität RPTU Kaiserslautern-Landau ................................24 4.10 Biotechnologische Gymnasien BTG ...........................................................................................................25 4.11 Berufsfachschulen und Ausbildungszentren .........................................................................................25 3 5 Akteursanalyse Wirtschaft ...........................................................................................26 6 Kommunale Akteure .......................................................................................................28 7 Relevanz für die TechnologieRegion Karlsruhe ........................................................29 7.1 Schlussfolgerungen für das Regionalprofil .............................................................................................29 8 Stoffstromanalyse zur Identifizierung und Quantifizierung der biogenen Reststoffströme ......................................................................................32 8.1 Stoffstromanalyse ..........................................................................................................................................32 8.2 Stoffstromanalyse der Stadt- und Landkreise .......................................................................................36 8.2.1 Stadtkreis Baden-Baden ...............................................................................................................................................................36 8.2.2 Stadtkreis Karlsruhe .......................................................................................................................................................................37 8.2.3 Landkreis Karlsruhe .........................................................................................................................................................................37 8.2.4 Landkreis Rastatt .............................................................................................................................................................................40 8.3 Verwertung und Nutzungspotenziale der Stoffströme.....................................................................40 8.3.1 Verwertung .........................................................................................................................................................................................40 8.3.2 Nutzungspotenziale ........................................................................................................................................................................42 8.3.3 Qualitative Bewertung der Abfallfraktion hinsichtlich Verwertung ................................................................44 8.4 Infrastrukturen für die Biomassebehandlung .......................................................................................46 8.5 Interviews zur qualitativen Bewertung ...................................................................................................48 8.5.1 Durchführung der Interviews ..................................................................................................................................................48 8.5.2 Wichtige Erkenntnisse aus den Interviews ......................................................................................................................49 8.5.3 Zusammenfassung der Nutzungspotenziale .................................................................................................................50 9 Roadmap der Bioökonomiestrategie RE²source .......................................................51 9.1 Strategieelemente .........................................................................................................................................51 9.2 Übersicht: Handlungsfelder, Ziele und Maßnahmen ...........................................................................52 9.3 Maßnahmen .....................................................................................................................................................52 10 Ausblick..............................................................................................................................59 Literaturverzeichnis .......................................................................................................................60 4 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Vorgehensweise im Projekt „RE²source“ ..............................................................................................11 Abbildung 2: Rest- und Abfallströme in der TRK-MO 2021 .......................................................................................33 Abbildung 3: Übersicht der Rest- und Abfallströme in der TRK-MO 2021 ..........................................................34 Abbildung 4: Abfallhierarchie nach § 6 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes KRWG ..........................................42 Abbildung 5: Aufkommen und Verwertung von Abfällen aus der Biotonne und Grünabfällen in der TRK-MO 2021 ....................................................................................................................................45 Abbildung 6: Anlagen zur Umsetzung biogener Roh- und Reststoffein der TRK .............................................47 Abbildung 7: Strategieelemente der Bioökonomiestrategie der TechnologieRegion Karlsruhe ...............51 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Thematische Aufschlüsselung bioökonomie-relevanter FuE-Projekte in der TRK-MO, die seit 2013 mit Bundesmitteln gefördert wurden ...........................................................................18 Tabelle 2: SWOT-Analyse für Bioökonomie in der TechnologieRegion Karlsruhe .......................................30 Tabelle 3: Abfallfraktionen der TRK-MO 2021 ..........................................................................................................34 Tabelle 4: Primärabfallaufkommen in der TRK-MO 2021 ......................................................................................38 Tabelle 5: Wertstoffaufkommen in der TRK-MO 2021 ...........................................................................................39 Tabelle 6: Verwertung/Deponie Primärabfallaufkommen 2021 in der TRK-MO ..........................................40 Tabelle 7: Kommunales Abfallaufkommen in Baden-Württemberg 2021 nach Entsorgungsart ............41 Tabelle 8: Erläuterungen zum Aufbau der Übersichtstabelle .............................................................................52 5 Glossar Baumassenabfälle Bauschutt, Straßenaufbruch, Bodenaushub BAVABioabfallvergärungsanlage BHKWBiomasse-Blockheizkraftwerk BÖBioökonomie Distributed-Ledger- Technologien Dezentrale Datenspeichersysteme in denen die Dateneintragung und der Abgleich der Datenkonsistenz von verschiedenen Knoten im Netzwerk aus erfolgen kann. EEinwohner EaEinwohner und Jahr FuEForschung und Entwicklung Omics-Technologien Moderne wissenschaftliche Methoden, um biologischen Daten, wie Gene, Proteine oder Stoffwechselprodukte zu erfassen und analysieren. Dies hilft biologische Prozesse besser zu verstehen und zu nutzen. Beispiele sind Genomics (Analyse von Genen), Proteomics (Analyse von Proteinen), Metabolomics (Analyse von Stoffwechselprozessen). Primärabfall Umfasst Hausmüll, Sperrmüll, Grünabfälle und Abfälle aus der Biotonne, Gewerbe- und Baustellenabfälle, Wertstoffe, Problemstoffe, Elektroaltgeräte, Baumassen- abfälle und sonstige Abfälle (umfasst Klärschlamm, Industrieschlamm, Schlamm aus der Papierherstellung, Formsande aus Gießereien, sonstige produktionsspe- zifische Massenabfälle, Straßenkehricht, Sinkkastenschlamm, Bodenaushub ge- fährliche Stoffe enthaltend, Aschen, Stäube, Schlacken, Reaktionsprodukte, Ab- fälle von Stationierungsstreitkräften und asbesthaltige Abfälle) (Statistisches Landesamt BW, 2022) kg /E/aKilogramm pro Einwohner und Jahr tTo nne TMTrockenmasse TRKTechnologieRegion Karlsruhe TRK-MOTechnologieRegion Karlsruhe – Mittlerer Oberrhein TRK-NATechnologieRegion Karlsruhe – Nordelsass TRK-PATechnologieRegion Karlsruhe – Südpfalz 6 Executive summary In einem einjährigen, stakeholder-basierten, partizipativen Ansatz wurde die Bioökonomiestrategie RE²source für die TechnologieRegion Karlsruhe entwickelt. Damit werden die bisherigen Schwerpunkte Energie, Mobilität und Digitalisierung der TechnologieRegion um den Schwerpunkt Bioökonomie ergänzt. Unter Bioökonomie versteht man eine „Wirtschaftsweise, die durch die wissensbasierte Erzeugung und Nutzung biologischer Ressourcen, Prozesse und Prinzipien Produkte, Verfahren und Dienstleistungen in allen wirtschaftlichen Sektoren im Rahmen eines zukunftsfähigen Wirtschafts- und Gesellschaftssystems bereit- stellt und nutzt“. Bioökonomie ist eine innovationspolitische Priorität auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene. Die Entwicklung der Bioökonomiestrategie für die TechnologieRegion Karlsruhe wurde durch das Ministe- rium für Umwelt, Klima- und Energiewirtschaft Baden-Württemberg finanziell gefördert. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass das Agieren regionaler Akteure und die Mobilisierung regionaler Kompetenzen notwendig ist, um eine nachhaltige Bioökonomie zu realisieren. Die fachliche Basis für den Strategieentwicklungsprozess in der TechnologieRegion Karlsruhe lieferten eine Analyse von Entwicklungstrends in der Bioökonomie, eine Akteursanalyse zur Identifizierung regionaler Akteure in Wissenschaft, Unternehmen und Kommunen, die aktuell bereits in der Bioökonomie aktiv sind bzw. künftig aktiv werden könnten und eine Stoffstromanalyse zur Beschreibung regionaler Roh- und Rest- stoffpotenziale. Die Ergebnisse wurden in Form einer SWOT-Analyse aufbereitet. Stärken der TechnologieRegion Karlsruhe liegen in Forschung und Entwicklung, Bildung und Innovation. Sie verfügt über eine breit aufgestellte Forschungs- und Entwicklungslandschaft, deren Bioökonomie-Akti- vitäten ein breites Themenspektrum abdecken und von der Grundlagenforschung bis zu Pilot- und Demons- trationsentwicklungen reichen. Die Wirtschaftsstruktur der TechnologieRegion Karlsruhe wird vom Dienstleistungssektor sowie der Automobilindustrie mit ihren vorgelagerten Branchen und Zulieferern dominiert. Wirtschaft und Wissen- schaft kooperieren bereits erfolgreich in etablierten regionalen Clustern und Netzwerken in den Branchen Automotive/Mobilität, IKT/Digitalisierung, Energie/Umwelttechnologien, Sensorik, Nanotechnologie. Deren Vernetzung mit der Bioökonomie lässt große Synergien erwarten. Somit liegen in FuE-Einrichtungen und Unternehmen hervorragende Kompetenzen in den Lebens-, Natur- und Ingenieurswissenschaften, Auto- mobil- und Maschinenbau, Herstellung, Installation und Reparatur von Anlagen, Maschinen und Ausrüstun- gen aller Art sowie in der Digitalisierung vor. Genau diese Kompetenzen sind angesichts der zunehmenden Industriereife von Bioökonomie-Innovationen für das Scale-up, für Produktionsanlagen, Logistikkonzepte und die Prozessdigitalisierung essenziell. Die Analyse der Stoffströme zeigte, dass in der TechnologieRegion Karlsruhe (Mittlerer Oberrhein) im Jahr 2021 207.000 t Grünabfall und Biotonnenabfall sowie 27.000 t kommunaler Klärschlamm anfielen. Laufende Ak- tivitäten zur Erhöhung der Erfassungsquote und der Qualität biogener Reststoffe eröffnen Potenziale zu einer höherwertigen stofflichen Verwertung bzw. zur Kaskadennutzung von Teilströmen. Die größte Mineral- ölraffinerie Deutschlands mit Standort in der TechnologieRegion hat den Transformationsprozess zur Defos- silisierung begonnen, so dass hier mit grünem Wasserstoff, biobasierten Feedstocks und der Umsetzung von CO 2 in chemische Verbindungen potenzielle Schnittstellen zur Bioökonomie und biotechnischen CO 2 - Nutzung vorliegen. Bei den kommunalen Akteuren der TechnologieRegion Karlsruhe besteht eine große Offenheit und Aufge- schlossenheit gegenüber der Bioökonomie und Interesse und Motivation, sich weiter mit Bioökonomie zu befassen. Somit bietet die Bioökonomie für die TechnologieRegion Karlsruhe unter Nutzung der regionalen Stärken Chancen, aktuell (noch) starke Branchen, die jedoch dem technologischen und strukturellen Wandel unter- worfen sind, zukunftsfest aufzustellen. Eine kreislauforientierte Bioökonomie kann zudem Beiträge zur Sicherung der krisenfesten Versorgung mit Energie, Wasser und Rohstoffen, zu einer umwelt- und klima- gerechten Entsorgung sowie zur Erfüllung der sich verschärfenden Anforderungen bei der Roh- und Rest- stoffnutzung und der Emission von Klimagasen leisten. 7 Zur Nutzung dieser Chancen gilt es, noch bestehende Schwächen zu überwinden. Insbesondere entspricht der Bekanntheitsgrad und die Sichtbarkeit als forschungs- und innovationsstarker Standort für Bioökonomie- FuE und als Vorreiter bei der Entwicklung von Bioökonomie-Technologien noch nicht den Kompetenzen und Potenzialen der Region. Daher besteht Bedarf, FuE-Akteure aus der Bioökonomie untereinander und mit Unternehmen und kommunalen Akteuren als potenzielle Nutzer und Anwender von Bioökonomie-Innova- tionen zu vernetzen und Kooperationspotenziale auszuschöpfen. Auch müssen FuE-Einrichtungen und Unter- nehmen im Bereich Ingenieurwesen, Maschinen- und Anlagenbau sowie Digitalisierung dabei unterstützt werden, die Bioökonomie als strategisch wichtiges Anwendungsfeld ihrer Kompetenzen zu erschließen. Hierbei kann auf etablierte und bewährte Strukturen, Zuständigkeiten und Aktivitäten für die bereits her- vorragend funktionierende Kooperation von Wissenschaft, Wirtschaft und Politik sowie auf die bestehenden Cluster in der TechnologieRegion aufgebaut werden. Mit der Bioökonomiestrategie RE 2 source wird eine Roadmap vorgelegt, wie der Kompetenzschwer punkt Bioökonomie in der TechnologieRegion Karlsruhe auf- und ausgebaut werden soll. Im Strategieentwicklungs- prozess mit über 60 Akteuren aus Kommunen, Wirtschaft und Wissenschaft wurde als Ziel erarbeitet, die TechnologieRegion national und international als Modellregion einer kreislauforientierten, nachhaltigen Bioökonomie zu positionieren, die ihren Schwerpunkt auf die gemeinsame Erforschung, Entwicklung und Überführung in die industrielle Anwendung von Verfahren und Produkten legt. Die Bioökonomiestrategie RE 2 source umfasst sechs Strategieelemente. Für jedes Strategieelement wurden konkrete Handlungsfelder, Ziele und ein Maßnahmenpool festgelegt: Im Strategieelement Forschung und Entwicklung verfolgt die TRK als forschungsstarke Region das Ziel, auf hohem internationalen Niveau Bioökonomie-Forschung und Entwicklung von der Grundlagenforschung bis zur Demonstrationsreife zu betreiben, die auf Nachhaltigkeit ausgerichtet ist. Zugleich will die TRK damit national und international einen hohen Bekanntheitsgrad und eine hohe Sichtbarkeit als Standort für hervorragende Bioökonomie-FuE und als Vorreiter bei der Entwicklung von Bioökonomie-Technologien erreichen. Im Strategieelement Infrastruktur sollen die infrastrukturellen Voraussetzungen für eine Vorreiterrolle bei der Bioökonomie-FuE und als Bioökonomie-Wirtschaftsstandort geschaffen werden. Dies erfordert ex- zellente Forschungsinfrastrukturen von der Grundlagenforschung bis zur Demonstration, die Bereitstellung der Rohstoffe in hoher Qualität (Biomasse, biogene Reststoffe, CO 2 , H 2 ), effiziente Bereitstellung und -nutzung regenerativer Energie, eine „Region der kurzen Wege“, Digitalisierung und moderne industrielle Produktions- anlagen. Im Strategieelement Bildung ist es das Ziel, allen gesellschaftlichen Gruppen Bioökonomie-Bildungsmaß- nahmen anzubieten, die dem jeweiligen Bildungsniveau und Informationsbedarf spezifisch angepasst sind. Darüber hinaus sollen Fachkräfte für die wissensintensive Entwicklung und Verbreitung von innovativen Produkten und Prozessen aus- und weitergebildet werden. Im Strategieelement Wirtschaftsstandort ist es das Ziel, in der TRK eine Bioökonomie-Kreis lauf- wirtschaft anhand von Beispielen erfolgreich umzusetzen und nachhaltige Wert schöpfung mit innovativen Produkten und Prozessen zu erzielen. Zudem soll die Verfügbarkeit von und die Nachfrage nach Bioökono- mieprodukten in der TRK erhöht werden. Dies erfordert eine enge Abstimmung und Kooperation zwischen Akteuren der Wirtschaft, der Wissenschaft und den Kommunen. Im Strategieelement Selbstverständnis soll Bioökonomie im Selbstverständnis der Region verankert und dieses Selbstverständnis auch aktiv nach außen vermittelt werden. Im Strategieelement Lebensqualität soll das Potenzial der Bioökonomie genutzt werden, um eine nach- haltige urbane Kreislaufwirtschaft zu etablieren, die zu einer hohen Lebensqualität dieser und auch künfti- ger Generationen beiträgt. 8 Das strategische Vorgehen der TRK GmbH umfasst die Schritte Aufmerksamkeit für die Bioökonomie steigern, Vernetzung der Akteure in der Region und mit führenden Bioökonomieregionen in Deutschland und Europa, Synergien mit den TRK-Schwerpunkten Mobilität, Energie und Digitalisierung erschließen bzw. intensivieren, Profil als Bioökonomieregion nach innen und außen schärfen, Innovation und Technologietransfer von Bio- ökonomie-Lösungen stärken, und Roh- und Reststoffe in der TechnologieRegion erschließen und Kreisläufe schließen. Im Jahr 2024 wird die TRK GmbH die folgenden konkreten Maßnahmen umsetzen: • Vorstellung der Bioökonomiestrategie, Ergebnisse und regionaler Beispiele am 22. April 2024 sowie bei weiteren Intermediären und in den TRK-Gremien. • Informationsveranstaltungen zu technischen Ausbaupotenzialen von bestehenden Abwasser- oder Ab- fallbehandlungsanlagen – unter anderem der Besuch der G2H Bioabfallvergärungsanlage in Groß-Gerau am 24. April 2024. • Workshop mit kommunalen Unternehmen zur Optimierung der Biomasse-Verwertungskontingente innerhalb der TechnologieRegion Karlsruhe am 13. September 2024. • Besuche von innovativen und bedeutsamen Bioökonomie-Unternehmen in der TRK. • Veranstaltung mit internationalen Fachkräften zur Bioökonomie. 9 1 Einführung Aktuell basieren die meisten Wertschöpfungsprozesse überwiegend auf fossilen Energie- und Rohstoffquel- len und verlaufen weitgehend linear. So werden der Umwelt einerseits Rohstoffe und Ressourcen entnommen und fallen am Ende eines Lebenszyklus in der Regel als nicht- oder minderwertig nutzbare Abfälle und Emis- sionen an. Zusätzlich dazu werden im Produktions- und Nutzungsverlauf zahlreiche Ressourcen aufgewendet, um Güter zu transportieren und Rohstoffe für die Verarbeitung aufzuschließen, umzuarbeiten, diese zu veredeln und Produkteigenschaften zu verändern. Diese durch den übermäßigen Rohstoffeinsatz und um- weltschädliche Emissionen gekennzeichnete Nutzung natürlicher Ressourcen macht Lösungen für nachhal- tigere Produkte und effizientere Prozesse notwendig. Die Bioökonomie verspricht durch die Nutzung biotechnischer und chemisch-technischer Verfahren sowie innovativer bioinspirierter Prozesse wesentliche Optimierungspotenziale für eine nachhaltige Wertschöpfung. So soll die Biologisierung der Wertschöpfung durch das Zusammenspiel von Biologie, Ingenieurswissen- schaften und Informationstechnik für eine Rohstoffwende sorgen, in der vermehrt nicht-fossile, biogene Roh- und Reststoffe eingesetzt und in Kreisläufen geführt werden. Die damit angestrebte Wirtschaftsweise wird im Weiteren als Bioökonomie, der Transformations- und Weiterentwicklungsprozess als Bioökonomi- sierung bezeichnet. Mit der Bioökonomisierung sind die folgenden Erwartungen für die TechnologieRegion Karlsruhe (TRK) ver- bunden: 1. Die nachwachsenden Rohstoffe und biogene Neben- und Reststoffe werden vermehrt als Aus- gangsmaterial für Produkte und Prozesse genutzt. So wird die Rohstoffversorgung der Wirtschaft in der TRK regionalisiert und diversifiziert – die Rohstoff-Resilienz wird erhöht. 2. Die energische und rohstoffliche Effizienz von Produktionsprozessen wird durch Nutzung optimier- ter biologischer Prozesse und bio-basierten Wissens gesteigert. Biotechnische und chemisch-tech- nische Verfahren für den Aufschluss und die Aufbereitung von Rohstoffen und die Synthese von Produkten ermöglichen eine nachhaltige Produktion. 3. Biotechnische und chemisch-technische Verfahren zur Behandlung von Reststoffen (Abluft, Ab- wasser und Abfall) ermöglichen ihre Aufbereitung für eine hochwertige, stoffliche Rückführung in den Nutzungszyklus. Das Nutzungspotenzial von Abfällen wird gesteigert, während nicht oder minderwertig verwertbare Mischfraktionen und umwelt-negative Emissionen reduziert werden. 4. Durch systematische Verwertung und Rückführung von Roh- und Reststoffen für die stoffliche Aufbereitung und Einrichtung von Koppelnutzungen (bspw. von Bio-Prozesswärme) wird das Wert- schöpfungspotenzial bioökonomischer Produkte und Prozesse optimiert. Der Wert von Roh- und Reststoffen wird besser ausgeschöpft und verbleibt in der TRK. 5. Innovative bioökonomische Entwicklungen bieten das Potenzial, um wichtige Anteile am Zukunfts- Leitmarkt ‚grüne Technologien‘ und Produkte zu entwickeln 1 . Im wirtschaftlichen Transformations- prozess schafft die Bioökonomisierung für die Unternehmen der TRK als Wissens- und Innovations- region neue Märkte, Mehrwerte und Synergien. 1) VDI TZ 2024 Positionspapier der Dialogplattform Industrielle Bioökonomie 10 1.1 Zielstellung des Projektes & Status Quo Die Bioökonomie ist als eigenständiger Begriff relativ neu und wird vermehrt seit 2010 als eigenständiger Ansatz verfolgt. Unabhängig hiervon bestehen in der TRK schon länger einzelne Kompetenzen und Aktivitäten, die der Bioökonomie zuzurechnen sind. Im Rahmen der „Strategieentwicklung für die TechnologieRegion Karlsruhe 2030“ von 2019 ist die Bioökonomie als ein wichtiges Trendthema für die Zukunft erstmals explizit benannt worden. Seit 2020 arbeitet die TechnologieRegion Karlsruhe GmbH (TRK GmbH) verstärkt an der Förderung der Bioökonomie – unter anderem durch die Ausschreibung des Innovationspreises NEO 2020 zu „Innovationen in der Bioökonomie“ sowie durch die Bildung eines Akteursnetzwerkes der Bioökonomie. Dies erfolgte im Rahmen zweier durch das Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg geförderter Fach- und Clusterinitiativen in den Jahren 2022, zu biobasierten Fasern und 2023, zur biobasierten Bauwirtschaft. Die Resonanz auf diese ersten Aktivitäten war durchweg sehr positiv und lässt weitere Potenziale erahnen. Für eine systematische Weiterentwicklung der Bioökonomie, insbe- sondere auch in Zusammenarbeit mit den kommunalen Akteuren der TRK, fördert das Ministerium für Umwelt, Klima- und Energiewirtschaft Baden-Württemberg die Entwicklung einer „Bioökonomiestrategie für die TechnologieRegion Karlsruhe“. Mit der Erarbeitung der „Bioökonomiestrategie für die TechnologieRegion Karlsruhe – RE 2 source“ wird die Transformation hin zu einer nachhaltigen, biobasierten Kreislaufwirtschaft in der TechnologieRegion Karls- ruhe gemeinsam mit Kommunen, Unternehmen und Wissenschaftsinstitutionen vorangebracht und kon- kretisiert, um die obenstehenden Erwartungen und Potenziale zu realisieren. Die Bioökonomiestrategie für die TechnologieRegion Karlsruhe orientiert sich dabei an der Landesstrategie nachhaltige Bioökonomie Baden-Württemberg (LSNB BW) als Leitlinie und unterstützt die Umsetzung der Ziele auf regionaler und lokaler Ebene. Wichtige Bausteine für die Bioökonomisierung und damit Ziele des Strategieprozesses sind: (1) die Schaffung eines einheitlichen, konkretisierten Rahmens für die TRK, welcher die Potenziale und Bedarfe der einzelnen Teilräume und Akteursgruppen differenziert anspricht, (2) die Ansprache, Benennung und Einbindung von Akteuren in den verantwortlichen Stellen zur Sensibilisierung für Potenziale und Erhebung notwendiger Bedarfe für die Realisierung der Bioökonomie-Potenziale, (3) die Entwicklung einer strukturierten Maßnah- men-Roadmap, (4) die Sichtbarmachung der Bioökonomie und Bereitstellung von Informationen für die Öffentlichkeit und zukünftig zu gewinnende Akteure, (5) die gemeinsame Umsetzung mit dem geschaffenen regionalen Netzwerk und den jeweilig betreffenden Akteuren, um den Reifegrad von Entwicklungen voran- zutreiben und die Bioökonomie in der TRK zu skalieren. 1.2 Projektübersicht Der Strategieentwicklungsprozess wurde im Februar 2023 angestoßen. Im Sommer 2024 wurde die Strate- gie fertiggestellt. Anschließend sind eine fortwährende Evaluation und Weiterentwicklung der Strategie sowie der zugehörigen Roadmap vorgesehen. Für die Entwicklung der Bioökonomiestrategie beauftragte die TRK GmbH das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI sowie das Fraunhofer-Ins- titut für Grenzflächen- und Bioverfahrens-technik IGB mit der wissenschaftlichen Begleitung und Unter- suchungen zum Standort TRK. Um die Grundlage für einen partizipativen und interaktiven Strategieprozess zu schaffen, wurden mehrere Analysen durchgeführt, welche die regionale Verortung von Aktivitäten und Entwicklungen der Bioökonomie, bestehende Aktivitäten, Kompetenzen und stoffliche Verwertungspotenziale in der Region zusammenzu- führen. Die gesamtheitliche Potenzialanalyse beinhaltet eine Trendanalyse zur Einordnung und Positionie- rung der TRK, eine Akteursanalyse zur Identifizierung regionaler Kompetenzen und eine Stoffstrom­analyse zur Beschreibung regionaler Reststoffpotenziale. Parallel zu den Analysen wurden zentrale Akteure in Kommunen, Wirtschaft und Wissenschaft identifiziert und angesprochen, um die verantwortlichen, zuständigen Stellen und Personen einzubinden. Abbildung 1 gibt eine Übersicht über die durchgeführten Schritte innerhalb des Projekts RE 2 source. 11 Abbildung 1: Vorgehensweise im Projekt „RE 2 source“ Eine Potenzialanalyse mit den nachstehend beschriebenen Einzeluntersuchungen diente dazu, einen ge- eigneten fachlichen Input für den Strategieprozess bereitzustellen und eine Potenzialbewertung für die TRK durchzuführen. Damit wurde eine Bestandsaufnahme der Bioökonomie in der TechnologieRegion Karls- ruhe erarbeitet. Für die industrielle und urbane Bioökonomie relevante Entwicklungstrends wurden ausgewählt und hin- sichtlich Ihrer Bedeutsamkeit für die TRK sowie bestehenden Anknüpfungsstellen und Kompetenzen ein- geordnet. Dies erfolgte sowohl auf Basis der Bioökonomiekenntnis und einschlägigen Vorarbeiten des Fraunhofer-ISI-Projektteams als auch durch die Auswertung aktueller wissenschaftlicher Literatur und ein- schlägiger Studien. Für die Akteursanalyse wurden relevante Akteure in der Region aus den Gruppen der kommunalen Ein- richtungen, der Forschungseinrichtungen, der Unternehmen und Wirtschaftscluster, der Verbände und Kammern sowie der Zivilgesellschaft identifiziert und charakterisiert. Dies erfolgte auf Basis des Akteurs- netzwerkes der TRK GmbH, Recherchen im Förderkatalog des Bundes 2 und in der dun&bradstreet Firmen- datenbank sowie durch gezielte Internetrecherchen. Zusätzliche Akteure wurden im Rahmen der Analysen und Interviews, die mit Akteuren in der Region geführt wurden, sowie im Rahmen der Strategieworkshops ermittelt. Die Ergebnisse der Trend- und Akteursanalysen wurden in Form einer SWOT-Analyse aufbereitet. Sie bildeten den fachlichen Input in den Strategieprozess und spannen insgesamt einen Optionsraum für die urbane Bioökonomie in der TechnologieRegion auf. Zusätzlich wurde eine Stoffstromanalyse durchgeführt, für die das Abfallaufkommen aus Statistiken des Statistischen Landesamts Baden-Württemberg für das Jahr 2021 und für das Klärschlammaufkommen die Abfallbilanz 2021 ausgewertet wurden. Aus der Stoffstromanalyse wurden Potenziale für eine weitergehende, höherwertige Verwertung von Abfällen abgeleitet. 2) Förderkatalog (bund.de) Mapping und Einbindung weiterer Akteuere und Partner Regionale Bestandsaufnahme und Analyse von Bioökonomie-Trends zur Einordnung Strategie mit Maßnahmen- Roadmap 02/202308/2024 Auftakt- workshop 15.06.2023 Strategie- workshop 26.09.2023 Strategie- Vorstellung 22.04.2024 Akteursanalyse zur Identifizierung von regionalen Kompetenzen Stoffstromanalyse zur Identifizierung von regionalen Reststoffpotenzialen Interviews mit Stakeholdern und ExpertInnen in der TechnologieRegion Karlsruhe Initiierung erster Maßnahmen Ableitung und Zuordnung von Maßnahmen Formulierung von Handlungsfeldern und Zielen Status Quo und Potenzialerhebung SWOT der TRK Potenzial- bewertung 12 Zur Einholung der qualitativen Informationen und zur Plausibilisierung der Potenzialanalyse führten TRK GmbH und Fraunhofer IGB leitfadengestützte Interviews mit Akteuren in der Region durch (Kommunen: 12, Unternehmen: 10, Forschung: 6 | Stand 02/24). In den geführten Interviews wurde ermittelt, inwieweit die Entwicklungstrends bereits Gegenstand von Strategien, Plänen und Aktivitäten regionaler Akteure sind bzw. ein Potenzial darstellen. Die Stoffstromanalyse beschränkt sich, begründet durch die unterschiedliche Datenerhebung der öffentlichen Quellen, auf den baden-württembergischen Teil der TRK, welcher dem Gebiet der Planungsregion Mittlerer Oberrhein entspricht (TRK-MO). Dieser umfasst den Stadtkreis Baden-Baden, den Stadtkreis Karlsruhe, den Landkreis Karlsruhe und den Landkreis Rastatt. Die weiteren Analysen, insbesondere die ExpertInnen-Inter- views, beinhalten in Teilen ebenfalls die weiteren Teilräume der TRK in der Südpfalz (TRK-PA) und dem Nord- elsass (TRK-NA) und sollen im weiteren Prozess fortgeführt werden. Die Strategieentwicklung erfolgte in einem stakeholderzentrierten, partizipativen Ansatz. In den Prozess wurden insgesamt über 60 Vertreter:innen der assoziierten kommunalen Projektpartner, Vertreter:innen der Forschungsinstitutionen, Unternehmen, Kammern und relevante Vertreter:innen zivilgesellschaftlicher Gruppen der Region eingebunden. Fachliche Kompetenz, Zuständigkeit und entscheidungs- bzw. durchfüh- rungsrelevante Hierarchieebene waren Auswahlkriterien. Der Strategieprozess umfasste drei moderierte, interaktive Veranstaltungen: • Auftaktworkshop am 15. Juni 2023: Der Auftaktworkshop diente der Information der 38 Stakeholder- VertreterInnen über Bioökonomiepotenziale, der Motivation zur aktiven Beteiligung und Information zu den Zielen und dem Ablauf des Strategieprozesses. In interaktiver Gruppenarbeit wurden die Er- wartungen der Stakeholder, ihre derzeitigen Aktivitäten und künftigen Bedarfe erhoben. Darauf auf- bauend wurden mögliche Handlungsfelder in der TRK identifiziert und konkretisiert. • Strategieworkshop am 26. September 2023. Im Strategieworkshop wurden die Handlungsfelder, die strategischen Ziele innerhalb der Handlungsfelder sowie Maßnahmenvorschläge zur Erreichung der Ziele in interaktiver Gruppenarbeit durch die 36 Stakeholder-VertreterInnen erarbeitet. Die Ergebnisse der Veranstaltungen wurden dokumentiert und den jeweiligen Teilnehmenden zur Verfügung gestellt. • In projektinternen Arbeitssitzungen wurden die Ergebnisse aus den Workshops und Interviews struk- turiert aufbereitet, Redundanzen beseitigt und eine kohärente Liste von Maßnahmen erstellt, die zum Erreichen der jeweiligen kurz-, mittel- und langfristigen Ziele erforderlich sind (Roadmap). Unter den Maßnahmen wurden prioritäre Schritte ausgewiesen, die noch während der Projektlaufzeit begonnen werden. Die öffentliche Präsentation der Ergebnisse des Strategieprozesses fand am 22. April 2024 statt. 13 2. Trends in der Bioökonomie Im Folgenden werden die aktuellen und zukünftigen Entwicklungen, die die Bioökonomisierungsprozesse maßgeblich beeinflussen, dargestellt. 2.1 Bioökonomie als nächster Wirtschaftszyklus Bioökonomie ist eine Wirtschaftsweise, die durch die wissensbasierte Erzeugung und Nutzung biologischer Ressourcen, Prozesse und Prinzipien Produkte, Verfahren und Dienstleistungen im Rahmen eines zukunfts- fähigen Wirtschafts- und Gesellschaftssystems bereitstellt und nutzt. Sie stellt einen Paradigmenwechsel in der Art zu wirtschaften dar, indem sie einen Rohstoffwandel, weg von fossilen Rohstoffen hin zu nach- wachsenden und nachhaltig produzierten Rohstoffen, herbeiführt. In großem Umfang werden biotechnische Verfahren zur nachhaltigen Herstellung biobasierter Materialien und Produkte verwendet, um die Synthese- leistung der Natur zu nutzen. So entsteht eine ressourceneffiziente, abfallvermeidende Kreislaufwirtschaft, in welcher Nutzungsdauerverlängerung, Kaskaden- und Koppelnutzungen sowie Recycling eine große Rolle spielen. Bioökonomie ist in der EU, in Deutschland und Baden-Württemberg eine innovationspolitische Prio- rität. Sie wird als wichtiges Element zur Erreichung der gesetzten Ziele im Ressourcen- und Klimaschutz sowie zum Erhalt von Wohlstand und Lebensqualität angesehen (European Commission. Directorate Gene- ral for Research and Innovation 2018; Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und Bundes- ministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) 2020; Ministerium für Umwelt, Klima und Energie- wirtschaft Baden-Württemberg und Ministerium für ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2019). Für viele Bioökonomie-Technologien ist eine fundierte wissenschaftliche Wissens- basis bereits vorhanden, so dass jetzt eine Phase der Marktumsetzung beginnt. 2.2 Kreislaufwirtschaft in Städten und Regionen Weltweit entfallen fast zwei Drittel des Energiebedarfs auf Städte, sie produzieren bis zu 50 % der festen Abfälle und sind für 70 % der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Zusätzlich werden 80 % der Lebens- mittel in Städten konsumiert. Der Trend zur Verstädterung wird sich weiter fortsetzen. Für Städte birgt der Wandel von einer linearen zu einer kreislaufbasierten Wirtschaft große Potenziale zur Bewältigung dieser Herausforderungen: Abfälle, Umweltbelastungen und die Emission von Treibhausgasen verringern, den An- teil erneuerbarer Energien erhöhen und durch die Weiter- und Wiederverwendung von Ressourcen und Produkten den Verbrauch von Rohstoffen, Wasser, Land und Energie reduzieren. Reparatur, Wartung, Auf- rüstung, Wiederaufbereitung, Wiederverwendung, Recycling von Materialien und Verlängerung der Produkt- lebensdauer sollen zu grünem Wirtschaftswachstum und Arbeitsplätzen beitragen (OECD 2020; Vogt et al. 2023). Hauptansatzpunkte für die Kreislaufwirtschaft liegen in den Bereichen Abfall, Wasser, Gebäude und Infra- strukturen, Lebensmittel, sowie ressourceneffizienten Produktionsprozessen und damit im Kernkompetenz- und Zuständigkeitsbereich von Städten und Gemeinden (OECD 2021). Innerhalb der Kreislaufwirtschaft kommt der Bioökonomie große Bedeutung zu. 2.3­Rohstoffwandel:­Konsum­fossiler­Rohstoffe­deutlich­ senken­–­Neue­Rohstoffquellen­erschließen Die stoffliche und energetische Nutzung von fossilen Rohstoffen (Erdöl, Erdgas, Kohle) muss aus Klimaschutz- gründen und der Endlichkeit fossiler Ressourcen weltweit drastisch reduziert werden. Um abiotische Res- sourcen (z. B. Mineralien, Metalle, Seltene Erden) zu schonen, müssen sie recycelt werden. Biomasse als zentraler Rohstoff der Bioökonomie ist für viele Wirtschaftssektoren eine der wenigen Alter- nativen zu fossilen Rohstoffen. Sie muss jedoch nachhaltig erzeugt werden. Ebenso hat die Ernährungs- sicherung Priorität vor stofflicher und energetischer Nutzung. Dabei ist es von besonderem Interesse, die 14 Syntheseleistung der Natur auszuschöpfen und die Biomasse erst nach effizienter Nutzungskaskade der Energiegewinnung zuzuführen. Für urbane Räume sind daher vor allem Biomasse-Reststoffströme relevant (Buller et al. 2023). CO 2 ist neben Biomasse ein weiterer Rohstoff, um künftig den Kohlenstoffbedarf einer weitgehend defossilierten Industrie zu decken. Zur Nutzung von CO 2 , zum Recycling von Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor aus Abwasser sowie zur Gewinnung von Metallen (Biomining, Bioleaching) können biotechnische Verfahren genutzt werden (Tezyapar Kara et al. 2023; Sobotka et al. 2023; Magrí et al. 2020). 2.4 Nutzung kommunaler und regionaler biogener Rest- und ­Abfallstoffe­als­Rohstoff­für­die­Bioökonomie Biogene Rest- und Abfallstoffe sind wichtige Rohstoffe in einer urbanen Kreislaufwirtschaft. Hierzu zählen Haushalts-Bioabfälle, Grünschnitt, Gartenabfälle und Laub sowie gewerbliche und industrielle biogene Rest- stoffe aus der Lebensmittelverarbeitung, Lebensmittelabfälle, Fette und Öle, Holz, Papier und Kartonagen. Sowohl die hochwertige stoffliche und thermische Nutzung der nichtmineralischen als auch nichtmetalli- schen Fraktionen des Restmülls sind hierunter zu fassen. Biogene Rest- und Abfallstoffe werden als Rohstoff für die Produktion von Massen-, Spezial- und Feinchemikalien, Materialien und Energieträgern genutzt. Hierdurch werden kommunale Stoffströme an die chemische Industrie angebunden. Die Umsetzung erfolgt über verschiedene biotechnische, chemische und physikalische Prozesse bzw. Kombinationen. Im Sinne einer Kaskadennutzung haben viele Ansätze Einsatzreife erreicht, die eine höherwertige Nutzung ermöglichen. Die Verwertung von Fasern wie im Papierkreislauf ist bereits weit fortgeschritten, während sich die Verwertung von Abfällen aus der Biotonne und Grünabfällen meist noch auf Kompostierung oder Vergärung/Biogaserzeugung beschränkt. Hier können neue Verfahren wie die Pyrolyse und anschließende Verwertung von Biokohle oder katalytische Biosyntheseprozesse ansetzen. 2.5 Nutzung kommunaler und regionaler Abwasserströme als­Rohstoff­für­die­Bioökonomie In kommunalen Kläranlagen ist eine dreistufige Abwasserbehandlung Stand der Technik. Dabei werden Schad- und Störstoffe sowie Krankheitserreger weitgehend entfernt. Abwasserbehandlungstechniken müssen aber weiterentwickelt und Kläranlagen aus- und aufgerüstet werden: z. B. wird nach der Klärschlammver- ordnung (AbfKlärV) vom 27.09.2017 die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm ab 2029 Pflicht. Kläranlagen müssen auf die folgenden Ziele hin weiterentwickelt werden 3 : • Senkung des Energieverbrauchs und Steigerung der Energieeffizienz, • Erhöhung der Energieerzeugung aus Abwasser und Klärschlamm (z. B. Biogas, Wasserstoff (H 2 ), Strom), • Recycling der für die Landwirtschaft relevanten Makronährstoffe Stickstoff und Phosphor, • Entfernung von organischen Mikroverunreinigungen und Spurenstoffen (z. B. Arzneimittelwirkstoffe, Mikroplastik, Nanomaterialien), • Verringerung von Treibhausgasemissionen (Kohlendioxid (CO 2 ), Methan (CH 4 ), Lachgas (N 2 O)). Für die automatisierte Erfassung, Auswertung und Interpretation von Messdaten und modellbasierte Pro- jektionen spielen Digitalisierung, Big Data und künstliche Intelligenz eine zunehmende Rolle für die soge- nannte Wasserwirtschaft 4.0 (Holländer et al. 2020). 3) www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/abwasser 15 2.6 Nutzung von CO 2 ­als­Rohstoff­für­die­Industrie Um die international vereinbarten Klimaschutzziele zu erreichen, muss auf fossile Energieträger und Roh- stoffe weitgehend verzichtet werden. Um dennoch den Kohlenstoffbedarf der industriellen Produktion zu decken, muss neben biogenen Roh- und Reststoffen auch Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) als Rohstoff erschlossen werden. Besonders geeignete CO 2 -Quellen sind Anlagen, deren Abgas hohe CO 2 -Konzentrationen aufweist (z. B. Zement- und Stahlproduktion, Abfallverbrennung, Fermentationen) (VCI und VDI 2023). Energie aus regenerativen Quellen wird eingesetzt, um CO 2 und Wasser zu organischen Verbindungen und O 2 umzusetzen. Neben Power2X-Ansätzen ist dies durch modifizierte Fotosynthese, Elektrobiosynthese, Gas- fermentation und biologische Methanisierung möglich 4 . Gasfermentation und biologische Methanisierung haben in Nischen industrielle Einsatzreife erreicht, für weiterentwickelte Gasfermentationsverfahren und die Elektrobiosynthese kann der industrielle Einsatz voraussichtlich bis 2030 demonstriert werden (Hüsing et al. 2021). Zudem spielen die erwarteten Kostensteigerungen für Klimagasemissionen bei Zukunfts- und Investitions- entscheidungen von Unternehmen eine wichtige Rolle. In diesem Kontext ist auch die Abscheidung und Einspeicherung von CO 2 in Senken als Geschäftsmodell zu berücksichtigen. 2.7 Bioökonomie-Infrastrukturen Eine biobasierte Kreislaufwirtschaft kann nur teilweise auf den etablierten Infrastrukturen für eine fossil basierte, lineare Wirtschaft aufbauen bzw. sie ergänzen. Teilweise benötigt sie neue Infrastrukturen (Grande et al. 2018). Diese sind • Transport- und Lagerinfrastrukturen für regional anfallende Biomasse, • Pipelines und Speicherkapazitäten für CO 2 und H 2 , • Versorgung mit regenerativer Energie, • Logistik der kurzen Wege für Rohstoffe, Produkte und Reststoffe/Abfälle, • Dateninfrastrukturen über regionale Reststoffströme, um Anbieter und Nutzer der Reststoffe zusammenbringen zu können. Für FuE sind neben Laboreinrichtungen speziell für das Scale-up in den industriellen Maßstab Pilot- und Demonstrationsanlagen erforderlich, z. B. als open access-multi Purpose Anlagen 5 , die qualifiziertes Personal und ein breites Spektrum an industrierelevanten Anlagen für neue Verfahren und Produkte für Unternehmen bereitstellen. Für eine Produktionsinfrastruktur sind Auf-/Nachrüstungen von Biogas-, Klär- und Abfall- behandlungsanlagen und industriellen Produktionsanlagen erforderlich, ebenso die Etablierung von Bio- raffinerien (Yang und Yang 2022). 2.8 Urbane Landwirtschaft Urbane Landwirtschaft ist der Oberbegriff für landwirtschaftliche, kommerzielle und nicht-kommerzielle umweltgerechte Produktion in der Stadt oder ihrem nahen Umfeld für den Eigenbedarf der Region. Es wer- den Lebens- und Futtermittel, Energie und Baustoffe mit Pflanzen, Mikroorganismen, Algen und Tieren (inkl. Aqua- und Insektenkultur) produziert. In Städten kommt innovativen Produktionssystemen wie vertikale Landwirtschaft, Aquaponik und die Nutzung von Dachflächen und Fassaden Bedeutung zu. Urbane Land- wirtschaft will ein kulturell reichhaltiges, partizipatives Ernährungssystem bereitstellen (Feldmann et al. 2023a; Feldmann et al. 2023b). Neben der Versorgung mit regional angebauten Produkten trägt die urbane Landwirtschaft zur Verbesse- rung des Mikroklimas, zum Erhalt der Biodiversität, zur Sensibilisierung für nachhaltige Lebensstile und zur Gestaltung städtischer Kultur- und Erholungslandschaften und damit insgesamt zur Lebensqualität bei (Deutscher Städtetag 2021). 4) www.umwelttechnik-bw.de/de/ccubio 5) Database of open access pilot and demo-infrastructures across Europe: biopilots4u.eu/ 16 2.9 Digitalisierung in der Bioökonomie Digitalisierung und Bioökonomie sind zwei Megatrends, die zunehmend konvergieren (Philp 2020). In der lebenswissenschaftlichen FuE haben Omics-Technologien, die sehr große Datensätze über den Zustand und die Interaktion von Ökosystemen, Organismen, Zellen, Stoffwechselvorgängen und Biomolekülen generieren, sowie Bioinformatik und Künstliche Intelligenz zur Auswertung und Interpretation der Daten stark an Be- deutung gewonnen. Diese Daten werden zur Modellierung und gezielten Optimierung von Produktions- organismen und -prozessen sowie Molekülen und Materialien genutzt (Krassowski et al. 2020). In der Bio- ökonomie insgesamt spielen smarte Landwirtschaft, Landwirtschaft 4.0 und Präzisionslandwirtschaft, Big Data, Blockchain und andere Distributed-Ledger-Technologien, Cloud Computing, 3D-Druck, Industrie 4.0, Internet der Dinge, künstliche Intelligenz, intelligente Dienstleistungen sowie Robotik, Sensoren, automati- sche Prozesssteuerung und digitale Lösungen für Logistik z. B. von biogenen Roh- und Reststoffen eine immer wichtigere Rolle. Digitalisierung in der Bioökonomie kann zur Beschleunigung von Innovationsprozessen, erhöhter Effizienz von Logistik- und Produktionsprozessen und verringertem Ressourcenkonsum sowie zu neuen datenbasierten Dienstleistungen und Geschäftsmodellen beitragen (Rennings et al. 2023). 2.10­Kompetenzen,­Qualifikationen­&­Fachkräfte­für­die­Bioökonomie Die Bioökonomie ist wissensintensiv. Daher bietet sie vor allem für hoch qualifizierte Fachkräfte mit Univer- sitäts- oder Hochschulabschluss (auf Bachelor-, Master- und Promotionsebene) oder beruflicher Ausbildung Beschäftigungspotenziale. Es werden sowohl Spezialisten als auch Generalisten benötigt, um die Potenziale der Bioökonomie ausschöpfen zu können. Eine Vielzahl von Studienrichtungen und Berufsausbildungen qualifiziert für Tätigkeiten in der Bioökonomie. Exemplarisch seien genannt: Agrar- und Forstwissenschaften, Biologie und Biotechnologie, Chemie, alle Ingenieurswissenschaften, Informatik und Bioinformatik, Material- wissenschaften, Maschinenbau, Anlagen- und Verfahrenstechnik. Innerhalb der Bioökonomie ist ein rascher technologischer Wandel zu beobachten, beispielsweise eine zu- nehmende Bedeutung von der Hochskalierung von Produktionsprozessen in der industriellen Biotechnologie, Automatisierung und Industrie 4.0, neuartige Werkstoffe, und Nutzung sehr großer Datenmengen mittels (Bio)-Informatik und künstlicher Intelligenz. Lebenslanges Lernen und Weiterbildung sind daher essenziell. Für die Umsetzung in Unternehmen sind zudem betriebswirtschaftliche Expertise und Unternehmertum (Entrepreneurship) unverzichtbar (European Commission et al. 2022). Neben akademisch ausgebildeten Fachkräften ist der Bedarf an technischem Personal ein zentraler Faktor für den Unterhalt und Ausbau von Anlagen der Stoffstrombehandlung. Weiterhin haben frühere Initiativen zur Bioökonomie in der TRK gezeigt, dass ein wesentlicher Schulungsbedarf zum Umgang mit biobasierten Produkten besteht, um deren Anwendung in die Praxis zu fördern. 17 3. Geografische Charakterisierung der TechnologieRegion Karlsruhe Die TechnologieRegion Karlsruhe (TRK) umfasst als bundeslandüberschreitende und binationale Region den Mittleren Oberrhein in Baden-Württemberg (TRK-MO), die Südpfalz (TRK-PA) und das Nordelsass in Frank- reich (TRK-NA). Sie erstreckt sich über eine Fläche von ca. 6.000 km² mit einer Bevölkerung von etwa 1,7 Millionen Menschen. Hier kreuzen sich Nord-Süd und West-Ost Hauptverkehrsadern Europas. Somit ist die TRK über Bahn und Autobahnen sowie über den Rhein als Bundeswasserstraße und über die Luft über- regional hervorragend angebunden. Aus internationaler Sicht befindet sich die TRK im Zentrum des dynamischsten und verdichtetsten Europäi- schen Wirtschaftsraumes. Gleichwohl ist die Lage mit Distanz zum Meer und Überseehäfen in einer Ent- fernung von 400 km nach Antwerpen/Rotterdam und 500 km nach Genua/Venedig bezogen auf internatio- nale Güterströme dem Hinterland zuzuordnen. Es ist in Anbetracht der derzeitigen fertigungsintensiven Wertschöpfung mit einem deutlichen Bedarf an Rohstoff- und Energieimporten für die TRK zu rechnen. In den partizipativen Prozess zur Entwicklung der Bioökonomiestrategie wurden Akteure aus allen drei Teil- räumen der TRK einbezogen. Aufgrund der Datenverfügbarkeit, einer hohen Bevölkerungsdichte und der Fortgeschrittenheit des Bioökonomisierungsprozesses im Teilraum TRK-MO steht dieser bei den durchge- führten Datenanalysen zunächst im Mittelpunkt – die Übertragung und Erweiterung auf die weiteren Teil- räume der TRK (Südpfalz und Nordelsass) ist angestrebt. Die TRK-MO ist deckungsgleich mit dem Verbands- gebiet der Planungsregion Mittlerer Oberrhein. Hier leben auf einer Fläche von 2.137 km² (6 % der Landesfläche von Baden-Württemberg) 1.042.480 Einwohner. Der Mittlere Oberrhein ist somit innerhalb der TechnologieRegion Karlsruhe am dichtesten besiedelt. Die Bevölkerung nahm zwischen 2011 und 2022 um über 5 % zu. Der Bevölkerungszuwachs liegt damit deutlich über dem durchschnittlichen Wert von Baden- Württemberg. Die TRK und insbesondere die TRK-MO stellt einen in sich zusammenhängenden, polyzentralen Wirtschafts- raum dar. Die TRK-MO besteht aus zwei Zentren, den Städten Karlsruhe und Baden-Baden und zwei Land- kreisen Karlsruhe und Rastatt. Die Stadt Karlsruhe (305.408 Einwohner) spielt als regionales Oberzentrum eine entscheidende Rolle. Der Landkreis Karlsruhe (451.114 Einwohner) mit seinen kreisangehörigen Mittel- städten Bruchsal (46.780 Einwohner), Ettlingen (38.461 Einwohner), Bretten (29.871 Einwohner), Stutensee (24.980), Waghäusel (21.993 Einwohner), Rheinstetten (20.820 Einwohner) bildet gemeinsam mit der Stadt Karlsruhe einen großen Ballungsraum. Im Süden der Region liegt die kreisfreie Stadt Baden-Baden (55.887 Einwohner), umgeben vom Landkreis Rastatt (230.071 Einwohner) mit den kreisangehörigen Städten Rastatt (50.546 Einwohner), Gaggenau (29.553 Einwohner) und Bühl (28.782 Einwohner). Die Südpfalz (TRK-PA, 290.199 Einwohner) mit der kreisfreien Stadt Landau (47.072 Einwohner), dem Landkreis Germersheim (130.551 Ein- wohner) mit den kreisangehörigen Mittelstädten Germersheim (21.465 Einwohner) und Wörth (18.558 Ein- wohner) und dem Landkreis Südliche Weinstraße (112.576 Einwohner) ist überwiegend periurban strukturiert 6 . Noch ländlicher ausgeprägt ist die Region Nordelsass (TRK-NA, 373.970 Einwohner) mit dem Mittelzentrum Haguenau (35.715 Einwohner) 7 . 6) Statistisches Bundesamt 2024 7) INSEE 2024 18 4. Akteursanalyse Wissenschaft, Forschung und Entwicklung, Bildung 4.1 Übersicht Die TechnologieRegion Karlsruhe zeichnet sich durch über zehn Hochschulen bzw. Universitäten mit insge- samt rund 43.000 Studierenden sowie rund 25 FuE-Einrichtungen 8 aus. Kernkompetenzen liegen in den Bereichen Energie, Mobilität und Digitalisierung. Eine Kurzübersicht zu verschiedenen Instituten mit Aktivi- täten in der Bioökonomie bietet unter anderem der Forschungsatlas der Seite Bioökonomie.de 9 . Um einen Eindruck von den FuE-Arbeiten auf deutscher Seite in der TechnologieRegion Karlsruhe mit Rele- vanz für die Bioökonomie zu gewinnen, wurde eine Recherche im Förderkatalog des Bundes nach einschlä- gigen Projekten durchgeführt, die in den letzten 10 Jahren (seit 01.01.2013) begonnen wurden. Insgesamt wurden 285 (Teil-)Projekte identifiziert, die von Forschungseinrichtungen und Unternehmen mit Sitz in der TechnologieRegion durchgeführt wurden (vgl. Tabelle 1). Die Förderung erfolgte ganz überwiegend durch das BMBF, das BMWK und das BMEL. Die eingeworbene Fördersumme belief sich auf insgesamt rund 90 Mio. €. Dies stellt allerdings nur einen Teil der tatsächlichen Fördersummen dar, die seit 2013 in die Bioökonomie- FuE-Aktivitäten geflossen ist. Es sind beispielsweise Projekte nicht enthalten, die mit Mitteln der Landes- förderung, Mitteln der Ressortforschung, Mitteln der EU, struktureller Forschungsförderung und FuE-Infra- strukturinvestitionen in Helmholtz- und Fraunhofer-Einrichtungen oder von Stiftungen gefördert wurden. Tabelle 1: Thematische Aufschlüsselung bioökonomierelevanter FuE-Projekte in der TRK-MO, die seit 2013 mit Bundesmitteln gefördert wurden ThemenbereichFördermittel seit 2013 in Mio. Euro Biotechnologie, Bioraffinerien, Biosynthesen, chemische Katalyse21,0 Landwirtschaft, Pflanzenbau, Pflanzenschutz10,5 Materialeffizienz in rohstoffintensiven Produktionsprozessen9,6 Ernährung, Lebensmittel, Futtermittel7, 9 Biobasierte Materialien7, 3 Medizin, Pharma, Medizintechnik6,6 Energetische Biomassenutzung6,1 CO 2 -Nutzung5,5 Wasser5,3 Sozioökonomische Forschung zur Bioökonomie2,2 Sonstige Themen8,7 Gesamt90,7 Quelle: Recherche Fraunhofer ISI (2023) 8) Namentliche Auflistung der in der Stadt Karlsruhe ansässigen Institutionen unter www.karlsruhe.de/wirtschaft-wissenschaft/wissenschaftsstadt/wissenschaftseinrichtungen 9) bioökonomie.de (2024) 19 Im Bereich Bioökonomie sind die führenden Einrichtungen im Mittleren Oberrhein (TRK-MO) • das Karlsruher Institut für Technologie KIT mit einer Vielzahl einschlägig tätiger Institute • die drei Fraunhofer-Institute für Chemische Technologie ICT, für System- und Innovationsforschung ISI, sowie für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB • das Landwirtschaftliche Technologiezentrum LTZ Augustenberg • das DVGW Technologiezentrum Wasser • die Duale Hochschule Baden-Württemberg Standort Karlsruhe • das Max-Rubner-Institut MRI Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel, die Hoch schule Karlsruhe – Technik & Wirtschaft sowie in der Südpfalz (TRK-PA) • die Rheinland-Pfälzische Technische Universität RPTU Kaiserslautern-Landau – Campus Landau • das Julius-Kühn-Institut JKI Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen – Institut für Rebenzüchtung am Standort Siebeldingen Im Bereich Bildung spielen u.a. die beruflichen Gymnasien mit Biotechnologieschwerpunkt eine Rolle (siehe Abschnitt Biotechnologische Gymnasien BTG) sowie Fachschulen für die Ausbildung zur Biologisch- Technischen oder Pharmazeutisch-Technischen Assistenz. Diese Einrichtungen werden im Folgenden näher charakterisiert. 4.2 Karlsruher Institut für Technologie KIT Das Karlsruher Institut für Technologie KIT 10 ist eine Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft und eine der größten Wissenschaftseinrichtungen Europas. Das KIT hat fast 10.000 Beschäftigte und etwa 22.000 Studierende. Es gilt international als Spitzenuniversität für Ingenieur- und Naturwissenschaften (ca. 17.000 Studierende). Schwerpunkte in Lehre, Forschung und Innovation sind Energie, Mobilität, Information, Klima und Umwelt sowie Materialwissenschaften. Die folgenden Studiengänge sind von zentraler Relevanz für die Bioökonomie: Bioingenieurwesen, Biologie, Chemische Biologie, Geoökologie, Lebensmittelchemie, Water Science and Engineering, Chemie, Chemie- ingenieurwesen und Verfahrenstechnik, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Architektur und Bau- ingenieurwesen. Wichtige Kompetenzen, die auch in der Bioökonomie Anwendung finden können, werden in den Studiengängen Maschinenbau, Elektrotechnik und Informationstechnik, Informatik, Wirtschaftsinge- nieurwesen und Wirtschaftsinformatik vermittelt. Bioökonomierelevante FuE-Aktivitäten am KIT decken ein breites Spektrum in Bezug auf die Technologiereife ab und reichen von der Grundlagenforschung bis zu Entwicklungen im Pilot- und Demonstrationsmaßstab. Essenzielle Kompetenzen in der Biotechnologie, in der Entwicklung innovativer biotechnischer Prozesse und Bioraffinerien sind in der Fakultät Chemie und Biowissenschaften 11 gebündelt. Bioökonomierelevante Aktivitäten finden sich u.a. in diesen Instituten (Auswahl): • Institut für Angewandte Biowissenschaften IAB . Forschungsschwerpunkte sind die biotechnische Produktion von Plattformchemikalien; Struktur, Funktion und Bioaktivität von Lebensmittelproteinen; mikrobielle Genomforschung; Lebensmittel- und Pflanzenchemie; Lebensmittelchemie und Toxikologie; Genetik pflanzenpathogener Pilze und Pilzstoffwechsel. • Institut für Biologische und chemische Systeme IBCS 12 . Es werden die biologische Informations- prozessierung sowie funktionelle molekulare Systeme erforscht. 10) KIT – Karlsruher Institut für Technologie (Stand Februar 2024) 11) www.chem-bio.kit.edu 12) www.ibcs.kit.edu 20 Den Forschungsschwerpunkten „Energie“ und „Mobilität“ am KIT entsprechend wird seit Jahren intensiv an der effizienten Herstellung von regenerativen Kraftstoffen (reFuels) 13 und der Produktion von Kraftstoff- komponenten aus pflanzlichen Reststoffen in der bioliq-Pilotanlage 14 gearbeitet. Federführend sind das Institut für Katalyseforschung und -technologie IKFT und das Institut für Technische Chemie ITC. Außer- dem werden Biomassekraftwerke und Biobrennstoffe erforscht. Das Institut für Mikroverfahrenstechnik IMVT 15 forscht ebenfalls für die Energie der Zukunft. Beispielsweise werden kostengünstige Fotoreaktoren zur solaren Produktion von Wasserstoff auf Hausdächern entwickelt. Für CO 2 , welches aus Klärschlamm- Faulgasen bzw. Biogas abgetrennt wird, wurde eine Methanolsynthese entwickelt. Eine Demonstrations anlage ist in Planung. Die hier genannten Aktivitäten sind in das EnergyLab2.0 16 eingebunden, in der unter anderem die Produktion von Wasserstoff mit regenerativ erzeugtem Strom sowie Power-to-Gas oder Power-to-Liquid- Ansätze erprobt werden. Hier ergeben sich potenzielle Synergien zur biotechnischen CO 2 -Nutzung. Im KIT-Zentrum „Klima und Umwelt“ wird unter anderem die Themen Kreislaufwirtschaft und Umwelt- technologien bearbeitet. Ziel ist es, Kreisläufe zu schließen und industrielle Prozesse so zu erweitern, dass Rohstoffbedarf, Emissionen und Abfall minimiert werden. Schwerpunkte liegen im Recycling, in der Um- wandlung von komplexen Abfällen zu Rohstoffen, sowie im Erhalt der Wertschöpfung in Produkten auch am Ende ihrer Nutzungsdauer. Diesem Zentrum sind unter anderem diese Institute mit bioökonomierelevanten Forschungsaktivitäten zugeordnet (Auswahl): • Engler-Bunte-Institut ebi 17 , mit daran angebundener DVGW-Forschungsstelle. Das ebi betreibt FuE zu nachhaltiger Energie- und Wassernutzung: Es arbeitet an der Charakterisierung fossiler und biogener, fester, flüssiger und gasförmiger Brennstoffe und Energieträger, der Verfahrens- und Verbrennungs- technik 18 , sowie im Bereich der Wasserchemie und Wasseraufbereitung 19 . In diesem Bereich wurde beispielsweise die H 2 -Produktion aus Urin (PeePower™ Reaktor) entwickelt. Das KIT ebi ist auch am Projekt KoalAplan beteiligt, in dem Stickstoff, Wasserstoff und Bioplastik aus Abwasser gewonnen werden. In der DVGW-Forschungsstelle wird u.a. die bioelektrische Produktion von Wertstoffen sowie Verfahren zur Abtrennung von CO 2 und H 2 aus Industriegasen erforscht. • Institut Entwerfen und Bautechnik IEB – Fachgebiet Nachhaltiges Bauen 20 . Am Institut wird For- schung zu innovativen Baustoffen betrieben. Dies sind nachwachsende Baustoffe oder wiederverwend- bare oder -verwertbare Materialien. Es werden u.a. digitales Design und digitale Produktionsmethoden für die Verarbeitung biobasierter Materialien zu Bauwerken erforscht. • Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion IIP 21 . Das Institut führt techno-öko- nomisch-ökologische Evaluierungen von Konzepten für ausgewählte Bioökonomie- und Industrieberei- che durch. Alle Stufen der Wertschöpfungskette werden betrachtet: von der Bereitstellung von Bio- masse über Simulationen technischer Produktionsprozesse und die Entwicklung von industriellen Produktions-, Logistik und Entsorgungskonzepten bis hin zu Prozess- und Produktbewertungen. • Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse ITAS. Das Institut führt in der Forschungs- gruppe Nachhaltige Bioökonomie 22 sozioökonomische Untersuchungen und Technikfolgenabschätzun- gen zu verschiedenen Teilbereichen der Bioökonomie durch. 13) www.refuels.de 14) www.bioliq.de 15) www.imvt.kit.edu 16) www.elab2.kit.edu 17) KIT – Engler-Bunte-Institut (EBI) 18) KIT – EBI ceb Start 19) KIT EBI – Engler-Bunte-Institut, Wasserchemie und Wassertechnologie 20) nb.ieb.kit.edu 21) www.iip.kit.edu 22) www.itas.kit.edu/fg_bio.php 21 Im KIT-Zentrum Materialien werden neue leistungsfähige Materialien für spezifische Anwendungen er- forscht und entwickelt. Es wird die gesamte Wertschöpfungskette von der Grundlagenforschung bis zur industriellen Implementierung abgedeckt. Die Digitalisierung der Materialwissenschaften (z. B. durch Model- lierung und Virtualisierung) gewinnt zunehmend an Bedeutung. Im Topic „Biologische Systeme“ 23 werden biologische Kontrollmechanismen aufgeklärt, um diese für das rationale Design multifunktionaler neuer Materialien zu nutzen. Dem Zentrum sind zahlreiche Institute zugeordnet. Exemplarisch seien folgende In- stitute mit Bioökonomieaktivitäten genannt: • Institut für Organische Chemie IOC 24 . Am IOC werden den Prinzipien der Grünen Chemie folgend neue chemisch-katalytische Syntheseverfahren entwickelt. Ein Schwerpunkt ist die Erschließung biogener Rohstoffe für die Produktion nachhaltiger Polymermaterialien. Es werden auch hochdefinierte Polymer- architekturen für spezifische Anwendungen entworfen, wie z. B. Datenspeicherung oder Arzneimittel- abgabe. • Biomaterialgruppe 25 . Die Mitglieder der Biomaterialgruppe befassen sich mit Materialien für 3D-Zell- kulturen und für das Tissue Engineering, Bioprinting, Biochips, Biosensoren und Bioelektronik, Bioma- terialien für unterschiedliche Anwendungen sowie funktionalisierte Oberflächen. Hierzu gehören unter anderem das Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik BLT 26 und das Institut für Bio- logische­Grenzflächen­IBG 27 . • wbk Institut für Produktionstechnik 28 . Am Institut werden in den drei Bereichen „Fertigungs- und Werkstofftechnik“, „Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung“ und „Produktionssysteme“ ge- meinsam mit Industriepartnern innovative Produktionstechnologien, -methoden und -prozesse erforscht. Sie sollen schnell in die industrielle Anwendung überführt werden. Hierzu betreibt das wbk gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IOSB und ICT die Karlsruher Forschungsfabrik für KI-integrierte Produktion 29 . Es wird untersucht, wie klassische Produktionstechnologien und -systematiken auf neue Materialien und Werkstoffe übertragen werden können und das Upscaling von Anlagen erfolgen kann. Weiteres Forschungsthema ist die Gestaltung zukünftiger Fabrikwelten und deren Netzwerke. 23) KIT/MResearch topics – Topic 5: Biological systems 24) www.ioc.kit.edu 25) KIT/M – Biomaterials Group 26) www.blt.kit.edu 27) www.ibg.kit.edu/index.php 28) www.wbk.kit.edu 29) www.karlsruher-forschungsfabrik.de 22 4.3 Fraunhofer-Institute 4.3.1 Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT Das Fraunhofer ICT 30 hat Kernkompetenzen auf den Gebieten Chemische Prozesse, Kunststofftechnologie, Energie und Antriebe sowie Explosivstofftechnik. Im ICT-Bereich „Umwelt Engineering“ hat die Bioökonomie- Gruppe (BioEco) 31 folgende Schwerpunkte: • Bioraffinerie: Gewinnung und Aufreinigung von chemisch interessanten Komponenten aus nachwach- senden Rohstoffen. Diese Prozesse sind z. B. Aufschluss / Fraktionierung von Lignocellulose, Insekten- Bioraffinerie, Zucker-Stärke-Bioraffinerie, Pflanzenöl Bioraffinerie sowie die Verwertung von Biogas und Fraktionierung von Gülle aus der Tierhaltung, • Nachhaltige chemische Konversionsverfahren für biobasierte Zwischenprodukte, um produktspezifische Eigenschaften zu erzielen, • Herstellung biobasierter Materialien sowie Kunststoffe. 4.3.2 Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB Kernkompetenzen des Fraunhofer IOSB 32 liegen in der Erzeugung von Licht und seiner Umsetzung in elekt- ronische Signale (Optronik), der Gewinnung von Informationen und Erkenntnissen aus Bildern mit Hilfe von Algorithmen und Verfahren (Bildauswertung), sowie der Integration in komplexe Hard- und Softwarearchi- tekturen (Systemtechnik). Das Institut deckt die komplette Prozess- und Verwertungskette von der Entwick- lung neuartiger Sichtsysteme und Laserlichtquellen und den Einsatz von Sensoren über die Verarbeitung und Auswertung der so erhobenen Daten bis hin zur Entscheidungsunterstützung ab. Es werden eine Vielzahl von Anwendungsfeldern von der Automatisierung/Industrie 4.0 über Inspektion und Versorgungsinfra- strukturen bis zur Sicherheits- und Verteidigungsforschung adressiert. Die Kompetenzen des Instituts sind für die Bioökonomie u.a. nutzbar bei • der Automatisierung und Digitalisierung von Produktionsprozessen, z. B. durch automatisierte Detek- tion und Entfernung von Unkräutern aus geernteten Drogen von Arznei- und Gewürzpflanzen, • der Qualitätssicherung durch industrielle Bildverarbeitung, z. B. zur Bewertung von Qualität und Frische von leicht verderblichen Lebensmitteln entlang der Lieferkette; zum Monitoring von Schaderregern im Pflanzenbau, • in der Wasserversorgung und Wassermanagement, z. B. intelligentes Monitoringsystem zur Reduzierung von Nitrat im Grundwasser. 4.3.3 Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI Das Fraunhofer ISI 33 ist ein international führendes Institut der Innovationsforschung. Es erforscht die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen, ökologischen, sozialen, organisatorischen, rechtlichen und politischen Entstehungsbedingungen für Innovationen und deren Auswirkungen. Ziel ist, Wirtschaft, Politik und Wissen- schaft Entscheidungsgrundlagen und Handlungsempfehlungen zur Verfügung zu stellen. Im Geschäftsfeld „Bioökonomie und Lebenswissenschaften“ des Competence Centers Neue Technologien 34 wird der gesellschaftliche Transformationsprozess zur Bioökonomie gesamthaft erforscht. Untersuchungs- gegenstand sind die Rahmenbedingungen für Innovation und die Potenziale der Bioökonomie für die Wirt- 30) www.ict.fraunhofer.de 31) www.ict.fraunhofer.de/de/komp/ue/BioEco.html 32) www.iosb.fraunhofer.de/ 33) www.isi.fraunhofer.de 34) Bioökonomie und Lebenswissenschaften – Fraunhofer ISI 23 schaft, Gesellschaft und Umwelt. Wichtiger Bestandteil der Arbeiten ist es, Stakeholder und ihre unterschied- lichen Perspektiven zusammenzubringen und Strategieprozesse sowie die Implementierung von Innovationen zu begleiten. 4.4 Landwirtschaftliches Technologiezentrum LTZ Augustenberg Das LTZ Augustenberg 35 arbeitet als nachgeordnete Einrichtung im Geschäftsbereich des Ministeriums für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz u.a. an der Umsetzung von Maßnahmen der Bioöko- nomiestrategie des Landes. Es erforscht die umweltgerechte und wirtschaftliche Produktion von qualitativ hochwertiger Biomasse als nachwachsender Rohstoff (NaWaRo). Es führt Feldversuche durch und entwickelt Produktionsverfahren weiter. Es stellt Interessierten Fachinformationen zum Anbau und Verwertung von NaWaRo-Pflanzen zur Verfügung und berät sie. Durch die enge Verzahnung von wissenschaftlichen Erkennt- nissen mit praktischer Landwirtschaft und Kooperationen mit Wirtschaftsbetrieben werden die angewandte Forschung und der Wissenstransfer zur Bioökonomie in den Schwerpunkten pflanzliche Erzeugung, Roh- stoffqualität und Produktionstechnik zur Nutzung pflanzlicher Ressourcen vorangetrieben. 4.5 Max Rubner-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel Das Max Rubner-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel 36 MRI, ist eine For- schungs- und Beratungseinrichtung des Bundes im Bereich Ernährung und Lebensmittel. Der Hauptsitz des MRI befindet sich in Karlsruhe. Ziel der Forschungsarbeiten des Max-Rubner-Instituts ist der gesundheitliche Verbraucherschutz. Hierfür werden – in weitem Sinne – die Wirkungen von Lebensmitteln auf den Menschen untersucht. Dies umfasst beispielsweise die Charakterisierung von Qualität, Sicherheit und Authentizität von Lebensmitteln, Fragen einer gesunden und nachhaltigen Ernährung sowie die Ernährung von Bevölkerungsgruppen in spezifischen Lebensphasen mit teilweise besonderen Ansprüchen, wie Kinder und Senioren. In den fünf Instituten am Standort Karlsruhe (Institut für Physiologie und Biochemie der Ernährung; für Er- nährungsverhalten; für Kinderernährung; für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik; für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse) wird beispielsweise erforscht, wie Rohstoffe unterschiedlicher Herkunft zu gesundheitszuträglichen und sicheren Lebensmitteln bearbeitet und verarbeitet werden können. Darunter sind auch neuartige Lebensmittelrohstoffe wie z. B. Insekten oder Algen, sowie neuartige Be- und Verarbei- tungstechnologien (z. B. Biosensoren, Nanopartikel, Hochdruckbehandlung). Auch Aspekte der Verpackung, Lagerung und Distribution von Lebensmitteln sind Gegenstand der Forschungsarbeiten. 4.6 TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser Das TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser 37 ist eine eigenständige gemeinnützige Einrichtung des Deut- schen Vereins des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW). Es widmet sich technisch-wissenschaftlichen Frage- stellungen des Wasserkreislaufs mit besonderem Fokus auf Trinkwasser. Es befasst sich damit, wie Wasser- ressourcen nachhaltig geschützt, wie die Trinkwasserversorgung innovativ gelöst werden kann und wie die Abwasserentsorgung der Zukunft aussieht. Rund 200 Mitarbeiter arbeiten in der anwendungsnahen Forschung sowie der wissenschaftlichen Beratung in den Bereichen Wasserversorgung, Wassermikrobiologie, Wasser- chemie, Wasserverteilung und der Prüfstelle Wasser. 35) ltz.landwirtschaft-bw.de 36) www.mri.bund.de 37) tzw.de 24 4.7 Duale Hochschule Baden-Württemberg DHBW Karlsruhe Die Duale Hochschule Baden-Württemberg am Standort Karlsruhe 38 bietet 20 duale Studiengänge bzw. Studienrichtungen in den drei Studienbereichen Gesundheit, Technik und Wirtschaft. In Zusammenarbeit mit rund 1.000 Unternehmen werden hier rund 3.200 Studierende ausgebildet. Bioökonomierelevant ist vor allem der Bachelorstudiengang Sustainable Science and Technology im Studien- bereich Technik mit seinem Fokus auf Bioökonomie, Nachhaltigkeit und Digitalisierung. Eine Studienrichtung ist die Papiertechnologie und Verpackungstechnologie. Hier wird Forschung zu biobasierten Werkstoffen betrieben, um fossil-basierte Kunststoffe ersetzen zu können. Es werden Produkte und Verarbeitungspro- zesse erforscht und entwickelt, beispielsweise für bio-basierte Polymersysteme mit programmierbarer Abbaubarkeit, oder auch Faserverbundwerkstoffe. Es besteht eine enge Kooperation mit dem Papierzentrum in Gernsbach. 4.8 Hochschule Karlsruhe HKA Die Hochschule Karlsruhe 39 ist eine der größten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Baden- Württemberg und gilt als forschungsstark. Rund 8.200 Studierende verteilen sich auf sechs Fakultäten: Architektur und Bauwesen, Elektro- und Informationstechnik, Informatik und Wirtschaftsinformatik, Infor- mationsmanagement und Medien, Maschinenbau und Mechatronik sowie Wirtschaftswissenschaften. Forschungsschwerpunkte sind innovative Mobilitätskonzepte, Ressourcen und Klima, Intelligente Systeme, sowie Arbeit und Produktion. Bioökonomierelevante Forschungsprojekte befassen sich beispielsweise mit Sensor- und Regelungssystemen für Emissionsminderungen bei Verbrennung von Biomasse, der Eignung von Bio-Gerätebenzin für Kleinmo- toren, dem Einsatz von Drohnen zum Schädlingsmonitoring in Gewächshäusern oder sonnenlichtgetriebenen Wasserentsalzungsanlagen für Landwirtschaft in Trockengebieten. Darüber hinaus bestehen große Kompe- tenzen im Bereich der Wasserstoffversorgung einem potenziell wichtigen zukünftigen Energieträger für bioökonomische Produktionsprozesse. 4.9 Rheinland-Pfälzische Technische Universität RPTU Kaiserslautern- Landau Die RPTU ist mit etwa 20.000 Studierenden und ca. 2.500 Mitarbeitern die zweitgrößte Universität und ein- zige Technische Universität des Landes Rheinland-Pfalz. In der TRK liegt der Campus Landau an welchem sich insbesondere das Institut für Umweltwissenschaften IES mit ca. 100 Mitarbeitenden und ca. 500 Studieren- den mit Bioökonomie-relevanten Fragestellungen befasst. Im Fokus der Arbeiten stehen die Themenfelder Ökotoxikologie, aquatische und terrestrische Ökologie, Umweltgenetik sowie die Untersuchung von Wasser- und Bodenqualität und Erforschung von Stoffkreis- läufen und deren ökologischen Auswirkungen und Veränderungsprozesse. Damit tragen die Arbeiten zum Verständnis biologischer Zusammenhänge bei und sollen die schonende Bewirtschaftung natürlicher Ressourcen und Minderung der Wirkung von Stressoren fördern. 40 38) www.karlsruhe.dhbw.de 39) www.h-ka.de 40) nuw.rptu.de/institute/ies 25 4.10 Biotechnologische Gymnasien BTG Biotechnologische Gymnasien sind berufliche Gymnasien, die das Schwerpunktfach Biotechnologie anbieten. Darin werden Grundlagenkenntnisse in Biologie und Chemie und vertiefende Kenntnisse in Mikrobiologie, Molekularbiologie, Bioverfahrenstechnik und Bioinformatik vermittelt. Theoretisches Wissen wird durch Praktika und fächerübergreifende Unterrichtsprojekte ergänzt. In Baden-Württemberg gibt es derzeit bio- technologische Gymnasien an 30 Standorten 41 . Davon befinden sich vier in der TechnologieRegion Karlsruhe: • Bruchsal, Käthe-Kollwitz-Schule • Ettlingen, Bertha-von-Suttner-Schule • Karlsruhe, Elisabeth-Selbert-Schule • Rastatt, Anne-Frank-Schule 4.11 Berufsfachschulen und Ausbildungszentren Für die Ausbildung zur Fachkraft in den direkt bioökonomiebezogenen Berufsfeldern Biologie-, Chemie-, und Pharmazeutik gibt es in der TechnologieRegion Karlsruhe zwei öffentliche Berufsfachschulen / Kollegien. Diese bieten sowohl grundständige Ausbildungen wie auch fachliche Weiterbildungen zur Vertiefung an. Weiterhin gibt es am Standort Baden-Baden eine private Schule für die Ausbildung zur Pharmazeutisch-Tech- nischen Assistenz. Nicht ortsgebundene, digitale Ausbildungsangebote für die genannten Bereiche wurden nicht erfasst. • Carl-Engler Schule in Karlsruhe 42 Ausbildung zur Biologisch-Technischen Assistenz (BTA) / Biologielaborant (BL), Chemisch-Technische Assistenz (CTA), Chemielaborant (CL), Pharmazeutisch-Technische Assistenz (PTA) • Naturwissenschaftliches Technikum Dr. Künkele in Landau 43 Ausbildung zur Biologisch-Technischen Assistenz (BTA), Pharmazeutisch-Technischen Assistenz (PTA) und Umwelttechnischen Assistenz (UTA) 41) schulfinder.kultus-bw.de 42) carl-engler-schule-karlsruhe.de 43) www.ntk-schule.de 26 5. Akteursanalyse Wirtschaft Die TechnologieRegion Karlsruhe ist wirtschafts- und innovationsstark. Sie ist Standort für global agierende Unternehmen, mittelständische Unternehmen und Start-ups, darunter Innovations- und Branchenführer. In der TRK-MO (Region Mittlerer Oberrhein) dominiert der Dienstleistungssektor: Zwei Drittel des Umsatzes werden im Dienstleistungssektor erwirtschaftet, ein Drittel im verarbeitenden Gewerbe. Der primäre Sektor spielt mit unter 1 % des Umsatzes quantitativ keine Rolle 44 . Dies unterstreicht den urbanen und periurbanen Charakter der Region. Die Forschungs- und Innovationsstärke der Region spiegelt sich auch im Branchenprofil des verarbeitenden Gewerbes wider: In der TechnologieRegion Karlsruhe sind die forschungsintensiven Branchen der Spitzen- technologie 45 und der hochwertigen Technologie 46 von größerer Bedeutung, als dies im Durchschnitt Deutschlands der Fall ist. Im Jahr 2018 belief sich der Beschäftigtenanteil in diesen Branchen auf 14,5 %. Dies waren 2018 insgesamt rund 80.000 sozialversicherungspflichtig Beschäftigte 47 . Dieses Branchenprofil spiegelt sich auch in den regionalen Clustern in den Branchen Automotive, IKT, Umwelttechnologien/Energie, Sensorik, Nanotechnologie sowie Kultur-/Kreativwirtschaft wider. In anderen Regionen stellen die chemische und die pharmazeutische Industrie anspruchsvolle Nachfrager nach Prozess- und Produktinnovationen in der Bioökonomie dar bzw. treiben diese selbst voran. In der Tech- nologieRegion Karlsruhe spielen diese Branchen verglichen mit anderen Wirtschaftsbereichen eine ver- hältnismäßig kleinere Rolle. An einzelnen Standorten sind jedoch Häufungen festzustellen, beispielsweise im Bereich (Phyto-) Pharmazeutika. Vielmehr wird das verarbeitende Gewerbe in der Region TRK-MO durch die Automobilindustrie, ihre Zu lieferer und die jeweils vorgelagerten Branchen bestimmt: Mehr als 50 % des gesamten Umsatzes des verarbeiten- den Gewerbes wird von diesen Branchen erwirtschaftet. Angesichts des technologischen und strukturellen Wandels in der Automobilindustrie, weg vom Verbrenner hin zur Elektromobilität, steht die Region somit vor der Herausforderung, diesen Unternehmen Zukunftsperspektiven aufzuzeigen, um Beschäftigung und Wohlstand in der Region langfristig zu sichern. Kompetenzen, Produkte und Dienstleistungen insbesondere in den Branchen Maschinenbau, Herstellung, Installation und Reparatur von Maschinen und Ausrüstungen aller Art sowie in der Digitalisierung sind auch für die Bioökonomie essenziell. Diese Branchen machen der- zeit mehr als 20 % des Umsatzes in der Region aus. Sie stellen somit eine regionale Stärke dar, die für die Bioökonomie erschlossen werden könnte. Innerhalb der Bioökonomie kommt der Substitution fossiler Rohstoffe durch Biomasse eine große Bedeutung zu. Die größte Raffinerie Deutschlands, die Mineralölraffinerie Oberrhein MiRO, hat ihren Standort in Karls- ruhe. Das Unternehmen hat bereits den Transformationsprozess hin zu einer Defossilisierung gestartet. Grünem Wasserstoff, nachhaltigeren Rohstoffen und der Umsetzung von CO 2 in chemische Verbindungen kommen dabei Schlüsselrollen zu. Daraus ergeben sich potenzielle Schnittstellen zur Bioökonomie. Bei der Substitution fossiler Rohstoffe durch Biomasse kommen in der urban und periurban geprägten Region aufgrund der quantitativ geringen Bedeutung der Land- und Forstwirtschaft vor allem biogene Reststoffe aus der Nahrungs- und Futtermittelproduktion sowie aus kommunalen Abfall- und Abwasserströmen in Betracht. In der Region stellen die Nahrungs- und Futtermittelindustrie, die Papierindustrie, die Kunststoff- industrie sowie die Chemieindustrie Branchen dar, die bereits jetzt biogene Rohstoffe verarbeiten und Ab- fallströme zur weitergehenden Valorisierung bereitstellen bzw. den Anteil biogener Rohstoffe künftig 44) IHK Karlsruhe (2022) Industriestatistik des Bezirks IHK Karlsruhe. Ausgewählte Industriebranchen 2022 – Beschäftigte und Gesamtumsatz 45) Spitzentechnologiebranchen: Pharmaindustrie, elektronische Bauelemente, Hardware, Geräte der Telekommunikationstechnik, Mess-, Steuer-, Regeltechnik, medizinische Geräte sowie Luft- und Raumfahrt 46) Branchen der hochwertigen Technologie: chemische Industrie, Automobilindustrie, Maschinenbau 47) TechnologieRegion Karlsruhe GmbH (2019) Regionale Entwicklungsstrategie TechnologieRegion Karlsruhe 2019 27 erhöhen könnten. Weitere wichtige Akteure sind Entsorgungsfachbetriebe, die im Auftrag von Kommunen und Unternehmen Abfallströme behandeln und verwerten. Auch die Bauwirtschaft kommt als Abnehmer biobasierter Baumaterialien und Produkte in Betracht. Der Anteil dieser Branchen am Gesamtumsatz in der Region beläuft sich auf knapp 20 %. Im Rahmen der Akteursanalyse wurden die Interviews mit verschiedenen, für die regionale Bioökonomie relevanten industriellen Branchen: Chemie, Lebensmittel, Verpackung und Kunststoffe, Papierwirtschaft, Maschinenbau, Entsorgung, Bauwirtschaft und Informations- und Kommunika- tionstechnologien durchgeführt. Informationen zu Unternehmen die in der Bioökonomie aktiv sind bzw. Kompetenzen haben finden sich auf der Webseite der TechnologieRegion Karlsruhe. 28 6. Kommunale Akteure Die Weiterentwicklung der Bioökonomie im periurbanen und urbanen Raum der TechnologieRegion Karls- ruhe setzt die aktive Einbindung kommunaler Akteure voraus: Zum einen treffen sie wichtige strategische und operative Entscheidungen, ob und in welchem Maße die Bioökonomie gefördert und genutzt wird. Zum anderen kommen sie selbst als Anbieter und Nachfrager von Prozessen, Produkten und Dienstleistungen der Bioökonomie in Betracht. In den Städten Karlsruhe, Baden-Baden und Landau sowie in den Landkreisen Karlsruhe, Rastatt, Germers- heim und Südliche Weinstraße und den großen kreisangehörigen Städten Bruchsal, Bretten, Ettlingen, Rastatt und Bühl wurden die relevanten Akteure identifiziert. Dies waren vor allem die jeweiligen Bürgermeister:in- nen sowie die Amtsleitungen bzw. Leitungen der Eigenbetriebe für Abfallwirtschaft und Stadtentwässerung, für Grünflächenmanagement, Klima, Umwelt und Mobilitätsentwicklung, die Stadtwerke, Gebäudewirtschaft bzw. kommunale Wohnungsbaugesellschaften, Wirtschaftsförderung, Stadtentwicklung bzw. Stadtplanung und weitere kommunale Beteiligungsgesellschaften. Neben einem Top-Down-Ansatz zur Benennung relevanter Positionen und Verantwortlicher durch die Lei- tungen, wurden Stellen mit hohem zu erwartendem Bezug zur Bioökonomie gezielt identifiziert und direkt angesprochen. Ergänzend, für die Erfassung von bestehenden Aktivitäten und Kompetenzen wurden Kon- takte per Schneeballsystem angesprochen und Veröffentlichungen der Kommunen und in Medien hinzu- gezogen. Darüber hinaus wurden Intermediäre wie beispielsweise der Regionalverband Mittlerer Oberrhein, einschlägige Beratungseinrichtungen wie die Umwelt- und Energieagenturen sowie die Industrie- und Han- delskammer und die Handwerkskammer in den Strategieprozess eingebunden. Die interaktiven Workshops und Interviews dienten unter anderem der Identifizierung von Potenzialen zur Förderung der Bioökonomie durch die Bereitstellung von Informationen für den Wissenstransfer zum aktu- ellen und zukünftigen technischen Stand auf operationaler Ebene. Dieser Austausch wurde insbesondere angereichert durch die gemeinsame Diskussion der Auswirkung von prozessualen und organisatorischen Strukturen auf Bioökonomisierungspotenziale im laufenden Betrieb. Ein wesentlicher Mehrwert lag unter anderem in der Bestimmung relevanter Rahmenbedingungen wie Personalverfügbarkeit und Ausschreibungs- regelungen, um einzuschätzen wie der Prozess der Bioökonomisierung zukünftig auch strukturell im Rahmen der kommunalen Möglichkeiten gefördert werden kann. Es zeigte sich, dass das Wissen über die Bioökonomie und das Bewusstsein über ihre Potenziale bei den be- treffenden Akteuren entweder sehr ausgeprägt oder in geringem Maße vorhanden war. In beiden Fällen hatte die Bioökonomie jenseits von Einzelmaßnahmen bislang selten Eingang in strategische Überlegungen gefunden. Es gelang durch die Einbindung der Akteure in den Strategieprozess, sie für die Thematik zu sen- sibilisieren und zur weiteren Befassung damit zu motivieren. Insgesamt ist eine hohe Aufgeschlossenheit für die Bioökonomie festzustellen. Eine Restriktion, auf die die zahlreichen kommunalen Akteure hinwiesen, sind eng begrenzte bzw. bereits gebundene finanzielle und personelle Ressourcen. Auch die Auslastung durch laufende Umstrukturierungen und Pflichten bindet Kapazitäten und ist zum Teil mit Fristen versehen, die eine Abstimmung zur Koppelnutzungen bspw. im Bereich Energie erschweren. Dies stellt derzeit ein Hemmnis für die tatsächliche Ausweitung der Aktivitäten in der Bioökonomie und die Durchführung neuer Maßnahmen dar. 29 7. Relevanz für die TechnologieRegion Karlsruhe Die TechnologieRegion Karlsruhe ist forschungs-, innovations- und wirtschaftsstark. Ihre Wirtschaftsstruk- tur wird vom Dienstleistungssektor dominiert, gefolgt von der Automobilindustrie mit den damit verknüpf- ten vorgelagerten Branchen und Zulieferern. Angesichts des technologischen und strukturellen Wandels in der Automobilindustrie, weg vom Verbrenner hin zur Elektromobilität, steht die Region vor der Heraus- forderung, diesen Unternehmen Zukunftsperspektiven aufzuzeigen, um Beschäftigung und Wohlstand in der Region langfristig zu sichern. Gleiches gilt für die größte Mineralölraffinerie Deutschlands mit Standort Karlsruhe, die einen Transformationsprozess zur Defossilisierung durchlaufen muss. Um auch in der Zukunft ein attraktiver und angesichts sektoraler und globaler Krisen resilienter Wirtschafts- standort mit hoher Lebensqualität für die Bevölkerung zu sein, steht die TechnologieRegion Karlsruhe vor der Herausforderung, Potenziale für innovative Prozesse, Produkte und Dienstleistungen auszuschöpfen. Zudem muss die Region eine zukunfts- und krisenfeste Versorgung mit Energie, Wasser und Rohstoffen sowie eine umwelt- und klimagerechte Entsorgung gewährleisten. Dabei muss sie auch neuen, strengeren gesetzlichen Anforderungen gerecht werden, die auf den effizienten Umgang mit endlichen Ressourcen abzielen. Dies erfordert ressourcen- und klimaschonende Produktion und Dienstleistungen und zwar mög- lichst im Rahmen einer Kreislaufwirtschaft. Wie im Kapitel Trends aufgezeigt, bietet eine nachhaltige, kreislauforientierte Bioökonomie, die auf regional anfallende Reststoffe, Abwasser und CO 2 als Rohstoffe setzt, Lösungsoptionen für die oben genannten Herausforderungen in der TechnologieRegion. Die nachstehende SWOT-Darstellung zeigt, auf welche regionalen Stärken (S, strengths) die TRK aufsetzen kann, wenn sie neben den bereits etablierten Schwerpunkten Energie, Mobilität und Digitalisierung die Bio- ökonomie als weiteren Schwerpunkt auf- und ausbaut. Zudem werden die Schwächen (W, weaknesses), Chancen (O, opportunities) und Risiken (T, threats) aufgezeigt, die beim Auf- und Ausbau eines solchen Schwerpunkts strategisch berücksichtigt werden sollten. 7.1­Schlussfolgerungen­für­das­Regionalprofil Die TechnologieRegion Karlsruhe kann aufgrund ihres Kompetenzprofils drei große Bereiche der Bioöko- nomie abdecken: • Innovationen in der Bioökonomie insbesondere bei Enabling Technologies für Bioökonomie • Urbane Kreislaufwirtschaft unter Nutzung von biogenen Reststoffströmen und CO 2 • Nutzung land- und forstwirtschaftlicher Biomasse in den Landkreisen im periurbanen Raum und insbesondere mit der Einbeziehung von Südpfalz und Nordelsass Die Region weist besondere Stärken in Forschung und Entwicklung, Bildung und Innovation auf. Schwer- punkte bestehen insbesondere in den Ingenieur- und Naturwissenschaften, sowie in den bereits bestehen- den Clustern zu Energie, Mobilität und Digitalisierung. Dies sind Kompetenzen, die gerade für ein Scale-up von Bioökonomieinnovationen in die industrielle Umsetzung von zentraler Bedeutung sind. Deshalb soll der Kompetenzschwerpunkt Bioökonomie mit dem Ziel auf- und ausgebaut werden, die Tech- nologieRegion Karlsruhe national und international als Modellregion einer kreislauforientierten, nachhaltigen Bio ökonomie zu positionieren, die ihren Schwerpunkt auf die gemeinsame Erforschung, Entwicklung und Überführung in die industrielle Anwendung von Verfahren und Produkten legt. 30 Tabelle 2: SWOT-Analyse für Bioökonomie in der TechnologieRegion Karlsruhe Forschungs und Innovationsstärke StärkenSchwächen • Breit aufgestellte FuE-Landschaft der Bioökonomie • FuE-Aktivitäten decken ein breites Themenspektrum ab und reichen von der Grundlagenforschung bis zu Pilot- und Demonstrationsentwicklungen • Hohe FuE-Kompetenzen vorhanden, um auf hohem internatio- nalen Niveau bioökonomierelevante Forschung zu betreiben, die auf Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft und Nutzung bio- gener Reststoffe und CO 2 ausgerichtet ist • Besondere Stärken in der Anwendung der Ingenieur- wissenschaften auf die Bioökonomie • aktuelle Schwerpunkte: • bioliq®-Pilotanlage zur Herstellung von Kraftstoff aus pflanzlichen Reststoffen • Energy Lab2.0: P2X-Aktivitäten zur CO 2 -Nutzung, CO 2 -Nutzung in Kläranlagen • KIT-Zentrum Klima und Umwelt: Kreislaufwirtschaft, biobasierte Wertschöpfungsketten, Pflanzenbasierte Baustoffe im Gebäudelebenszyklus • Biobasierte Materialien • Entwicklung innovativer Produktionsanlagen (vertical farming, Insektenzucht) • Sichtbarkeit und überregionale Vernetzung der vorhandenen Bioökonomie-FuE- und In- novationsaktivitäten als regionaler Schwer- punkt sind ausbaufähig • Bekanntheitsgrad und Sichtbarkeit als for- schungs- und innovationsstarker Standort für Bioökonomie-FuE und als Vorreiter bei der Entwicklung von Bioökonomie-Technologien entspricht noch nicht den Kompetenzen und Potenzialen der Region • Vernetzung der FuE-Akteure aus der Bioöko- nomie untereinander und mit Unternehmen und kommunalen Akteuren als potenzielle Nutzer und Anwender von Bioökonomie-In- novationen sind ausbaufähig • Teilweise fehlende Kenntnis über die in der Region vorhandenen Kompetenzträger, Ko- operationspotenziale noch nicht ausgeschöpft • Bei kommunalen Akteuren eng begrenzte bzw. bereits gebundene finanzielle und personelle Ressourcen als Einschränkung für die Auswei- tung der Aktivitäten in der Bioökonomie und Durchführung neuer Maßnahmen Kompetenzprofil­der ­Region StärkenSchwächen • Hervorragende Kompetenzen in FuE-Einrichtungen und Unter- nehmen in den Ingenieurswissenschaften, Automobil- und Maschinenbau, Herstellung, Installation und Reparatur von Anlagen, Maschinen und Ausrüstungen aller Art sowie in der Digitalisierung, die auch für die Bioökonomie essenziell sind • Etablierte regionale Cluster und Netzwerke in den Branchen Automotive/Mobilität, IKT/Digitalisierung, Energie/Umwelt- technologien, Sensorik, Nanotechnologie, hohes Potenzial für Synergien bei Vernetzung mit Bioökonomie • Breit aufgestellte Bildungslandschaft mit KIT, weiteren Hoch- schulen, Biotechnologie-Gymnasien, IHK und Handwerkskammer sowie etablierten Bildungsformaten für diverse Zielgruppen der allgemeinen Bevölkerung; besondere Stärken in Informatik, Ingenieurwissenschaften, Verfahrenstechnik • Etablierte und bewährte Strukturen, Zuständigkeiten und Ak- tivitäten für funktionierende Kooperation Wissenschaft, Wirt- schaft, Politik • Bestehendes Netzwerk zur Nutzung biobasierter Fasern mit den Schwerpunkten: Bauwirtschaft, Lebensmittel, Verpackung/ Formteile • FuE-Einrichtungen und Unternehmen im Be- reich Ingenieurwesen, Maschinen- und Anlagen- bau, Digitalisierung können die Bioökonomie als strategisch wichtiges Anwendungsfeld ihrer Kompetenzen noch stärker erschliessen • In anderen Regionen stellen die chemische und die pharmazeutische Industrie anspruchs- volle Nachfrager nach Prozess- und Produkt- innovationen in der Bioökonomie dar bzw. treiben sie selber voran. In der TRK spielen diese Branchen gemessen an der Gesamtwirt- schaft nur in Teilräumen eine relevante Rolle. 31 Kompetenzschwerpunkt Bioökonomie StärkenSchwächen • Seit 2020 Etablierung des neuen Kernkompetenz-Schwerpunkts Bioökonomie durch Netzwerk aktivitäten der TRK GmbH • Große Offenheit und Aufgeschlossenheit zentraler Akteure gegen- über der Bioökonomie, Interesse und Motivation vorhanden, sich weiter mit BÖ zu befassen • Erfolgreiche Erweiterung des TRK-Bioökonomie-Netzwerks um kom- munale Akteure, hohe Sichtbarkeit des Themas bei politischen Ent- scheidungsträgern erreicht Rohstoffe StärkenSchwächen • Hohe Erfassungsquote von biogenen Reststoffen (Grünschnitt, Biotonne) • Laufende Aktivitäten zur weiteren Erhöhung der Erfassungsquote und der Qualität biogener Reststoffe • Potenzial zur höherwertigen Kaskadenver wertung oder Biokohle- produktion vorhanden • MiRO als größte Mineralölraffinerie Deutschlands mit Standort Karls- ruhe hat Defossilisierungs-Transformationsprozess begonnen. Grüner Wasserstoff, biobasierte Feedstocks und Umsetzung von CO 2 in che- mische Verbindungen bieten potenzielle Schnittstellen zur Bioökonomie und biotechnischen CO 2 - Nutzung. • Logistikinfrastruktur im Raum Karlsruhe für Bereitstellung von grünem Wasserstoff im Wasserstoffkernnetz der Bundesregierung in Planung • Ländliche Teilräume mit relevanten Produktionsmengen im Bereich Holz- wirtschaft, Weinbau, Gemüsebau. Bestehende NawaRo-Produktion mit Eignung für den Ausbau in der Rheinebene und Kraichgau • Noch geringe Vernetzung von Roh- stoff- und Reststoffanbietenden mit Verwertenden Forschungs und Innovationsstärke StärkenSchwächen • Breit aufgestellte FuE-Landschaft der Bioökonomie • FuE-Aktivitäten decken ein breites Themenspektrum ab und reichen von der Grundlagenforschung bis zu Pilot- und Demonstrationsentwicklungen • Hohe FuE-Kompetenzen vorhanden, um auf hohem internatio- nalen Niveau bioökonomierelevante Forschung zu betreiben, die auf Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft und Nutzung bio- gener Reststoffe und CO 2 ausgerichtet ist • Besondere Stärken in der Anwendung der Ingenieur- wissenschaften auf die Bioökonomie • aktuelle Schwerpunkte: • bioliq®-Pilotanlage zur Herstellung von Kraftstoff aus pflanzlichen Reststoffen • Energy Lab2.0: P2X-Aktivitäten zur CO 2 -Nutzung, CO 2 -Nutzung in Kläranlagen • KIT-Zentrum Klima und Umwelt: Kreislaufwirtschaft, biobasierte Wertschöpfungsketten, Pflanzenbasierte Baustoffe im Gebäudelebenszyklus • Biobasierte Materialien • Entwicklung innovativer Produktionsanlagen (vertical farming, Insektenzucht) • Sichtbarkeit und überregionale Vernetzung der vorhandenen Bioökonomie-FuE- und In- novationsaktivitäten als regionaler Schwer- punkt sind ausbaufähig • Bekanntheitsgrad und Sichtbarkeit als for- schungs- und innovationsstarker Standort für Bioökonomie-FuE und als Vorreiter bei der Entwicklung von Bioökonomie-Technologien entspricht noch nicht den Kompetenzen und Potenzialen der Region • Vernetzung der FuE-Akteure aus der Bioöko- nomie untereinander und mit Unternehmen und kommunalen Akteuren als potenzielle Nutzer und Anwender von Bioökonomie-In- novationen sind ausbaufähig • Teilweise fehlende Kenntnis über die in der Region vorhandenen Kompetenzträger, Ko- operationspotenziale noch nicht ausgeschöpft • Bei kommunalen Akteuren eng begrenzte bzw. bereits gebundene finanzielle und personelle Ressourcen als Einschränkung für die Auswei- tung der Aktivitäten in der Bioökonomie und Durchführung neuer Maßnahmen Kompetenzprofil­der ­Region StärkenSchwächen • Hervorragende Kompetenzen in FuE-Einrichtungen und Unter- nehmen in den Ingenieurswissenschaften, Automobil- und Maschinenbau, Herstellung, Installation und Reparatur von Anlagen, Maschinen und Ausrüstungen aller Art sowie in der Digitalisierung, die auch für die Bioökonomie essenziell sind • Etablierte regionale Cluster und Netzwerke in den Branchen Automotive/Mobilität, IKT/Digitalisierung, Energie/Umwelt- technologien, Sensorik, Nanotechnologie, hohes Potenzial für Synergien bei Vernetzung mit Bioökonomie • Breit aufgestellte Bildungslandschaft mit KIT, weiteren Hoch- schulen, Biotechnologie-Gymnasien, IHK und Handwerkskammer sowie etablierten Bildungsformaten für diverse Zielgruppen der allgemeinen Bevölkerung; besondere Stärken in Informatik, Ingenieurwissenschaften, Verfahrenstechnik • Etablierte und bewährte Strukturen, Zuständigkeiten und Ak- tivitäten für funktionierende Kooperation Wissenschaft, Wirt- schaft, Politik • Bestehendes Netzwerk zur Nutzung biobasierter Fasern mit den Schwerpunkten: Bauwirtschaft, Lebensmittel, Verpackung/ Formteile • FuE-Einrichtungen und Unternehmen im Be- reich Ingenieurwesen, Maschinen- und Anlagen- bau, Digitalisierung können die Bioökonomie als strategisch wichtiges Anwendungsfeld ihrer Kompetenzen noch stärker erschliessen • In anderen Regionen stellen die chemische und die pharmazeutische Industrie anspruchs- volle Nachfrager nach Prozess- und Produkt- innovationen in der Bioökonomie dar bzw. treiben sie selber voran. In der TRK spielen diese Branchen gemessen an der Gesamtwirt- schaft nur in Teilräumen eine relevante Rolle. ChancenRisiken • Bioökonomie hat innovationspolitische Priorität auf EU-, Bundes- und Landesebene • Innovationspolitik hat die hohe Bedeutung von Regionen für die Transformation zur Bioökonomie erkannt und fördert diese zunehmend • Bioökonomie als Chance, aktuell regional starke Branchen zukunfts- fest aufzustellen, die dem technologischen und strukturellen Wandel stark unterworfen sind (Automobil, Zulieferer, MiRO) • Kreislauforientierte Bioökonomie als Beitrag zur zukunfts- und krisen- festen Versorgung mit Energie, Wasser und Rohstoffen sowie eine umwelt- und klimagerechte Entsorgung • Steigende Bedeutung von Kaskadennutzungen von (Teil-)Reststoffströmen • Bioökonomie als Beitrag den sich verschärfenden gesetzlichen Anfor- derungen bei der Roh- und Reststoffnutzung und der Emission von Klimagasen gerecht zu werden • Zunehmende Industriereife von Bioökonomie-Innovationen erfordern ingenieurwissenschaftliche Kompetenz und Fachkräfte für Scale-up, Produktionsanlagen, Logistikkonzepte, Digitalisierung • Angesichts vielfältiger Herausforde- rungen andere Prioritätensetzung in Politik, Kommunen und Unternehmen zu Lasten der Bioökonomie • Unzureichende politische Klarheit und Verlässlichkeit für langfristige strate- gische und Investitionsplanungen • Förderlücken in der notwendigen Ent- wicklung von Forschung bis Marktein- führung • Pfadabhängigkeiten • Inflation und Kostensteigerungen • Mangel an Fachkräften • Lieferkettenprobleme 32 8. Stoffstromanalyse zur Identifizierung und Quantifizierung der biogenen Reststoffströme Im Vorhaben wurde durch das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB eine Stoff- stromanalyse zur Identifizierung und Quantifizierung der Reststoffströme auf Basis öffentlich verfügbarer Datensätze durchgeführt. Die Analyse wurde zunächst für den baden-württembergischen Teil der Techno- logieRegion Karlsruhe (TRK-MO) mit den Landkreisen Rastatt und Karlsruhe, sowie den Stadtkreisen Karls- ruhe und Baden-Baden durchgeführt. Die weiteren Teilräume der TRK sind in der vorliegenden Analyse nicht berücksichtigt und sollen zu einem späteren Zeitpunkt untersucht werden. Eine direkte Gegenüberstellung der Daten aus TRK-MO mit denen der Teilräume Südpfalz (TRK-PA) und Nordelsass (TRK-NA) ist auf Grund der jeweils unterschiedlichen Erfassung und Kategorisierung des Abfallaufkommens in den zuständigen Behörden nicht ohne weiteres möglich. Eine gezielte Erfassung der Abfälle vergleichbarer Kategorien wird zukünftig angestrebt. Begleitend wurden 28 Interviews mit Stakeholdern (12 kommunale Stellen, 10 Unternehmen und 6 Forschungs- gruppen) aus der Region durchgeführt, um Hinweise zu relevanten Stoffströmen aus öffentlicher und nicht- öffentlicher Sammlung, insbesondere industriellen Restströmen, zu erhalten und mehr über die derzeitigen Entsorgungswege und Prozesse sowie die Einstellung der Stakeholder zu alternativen Nutzungen zu erfah- ren. Ein weiteres Ziel der Interviews war es, die Stakeholder frühzeitig in die Strategieentwicklung mit ein- zubinden und für zukünftige, durch die Bioökonomisierung entstehende Fragestellungen zu sensibilisieren. Im ersten Abschnitt der Stoffstromanalyse werden die Stoffströme der TRK-MO quantitativ dargestellt. Schlussfolgerungen daraus werden im zweiten Teil Verwertung und Nutzungspotenziale der Stoffströme präsentiert. In den zweiten Teil der Untersuchung fließen auch Informationen aus den Stakeholder-Interviews mit ein, sodass die quantitativen Daten durch qualitative Daten gestützt werden. 8.1 ­Stoffstromanalyse Die Datengrundlage aller hier beschriebenen Abfallströme, ausgenommen des Klärschlamms, stützt sich auf das statistische Landesamt und bezieht sich auf das Jahr 2021. Die Angaben über den Klärschlamm wurden der Abfallbilanz 2021 entnommen. Dabei muss beachtet werden, dass durch die Corona Pandemie im Jahr 2021 ein überdurchschnittliches Abfallaufkommen anfiel (Abfallbilanz 2021). Insbesondere das Aufkommen von Haus- und Sperrmüll sowie von Abfällen aus der Biotonne war gegenüber dem Aufkommen in 2019 leicht erhöht. So ergab sich bspw. für das Haus- und Sperrmüllaufkommen mit 144 kg/E in 2021 ein Plus von 4,5 kg /E gegenüber dem Aufkommen in 2019. Auch für das Aufkommen von Abfällen aus der Biotonne mit 58 kg/E in 2021 war ein Plus von 6,3 kg/Ea gegenüber dem entsprechenden Aufkommen in 2019 zu verzeichnen. Tabelle 3 gibt einen Überblick zu den im Jahr 2021 angefallenen Stoffströmen in der TRK-MO, welche im weiteren Verlauf für den Stadtkreis Baden-Baden, Stadtkreis Karlsruhe, Landkreis Karlsruhe und Landkreis Raststatt spezifiziert werden. Diese Betrachtung wurde zunächst für den baden-württembergischen Teil der TRK begonnen. Das Primärabfallaufkommen in der TRK-MO belief sich im Jahr 2021 auf 772.000 t und setzt sich aus den zehn folgenden Fraktionen zusammen, die in Tab. 1 mit dem jeweiligen absoluten sowie dem relativen Aufkommen, bezogen auf das gesamte Aufkommen an Primärabfall, gelistet sind: 33 Tabelle 3: Abfallfraktionen der TRK-MO (2021) (Quelle: Statistisches Landesamt BW, 2022 48 ) AbfallfraktionAufkommen [t]%AbfallfraktionAufkommen [t]% Baumassenabfälle219.00028,4Sperrmüll28.0003,6 Wertstoffe 1163.00021,2Gewerbeabfälle26.0003,4 Grünabfall150.00019,5Sonstige Abfälle19.0002,5 Hausmüll102.00013,2Elektroaltgeräte7.0000,9 Abfälle aus der Biotonne 57.0007, 4Problemstoffe1.0000,1 1 Bestehend aus 8 Fraktionen Dabei stellen die Fraktionen Baumassenabfälle, Wertstoffe und Grünabfall die drei größten Fraktionen dar und machen zusammen nahezu 70 % des gesamten Aufkommens an Primärabfall aus. Für die Fraktion der Wertstoffe werden acht Unterfraktionen unterschieden und folgende Aufkommen für 2021 angegeben: Papier/Pappe 70.000 t, Holz 31.000 t, Glas 30.000 t, Kunststoff/ Styropor 18.000 t, Metalle 8.000 t, Verbund- kartons 5.000 t, Textilien 1.000 t, sonstige Wertstoffe 32 t. Abbildung 2: Rest- und Abfallströme in der TRK-MO 2021 [in 1.000 Tonnen] (Quelle: Statistisches Landesamt BW, 2022) 1) Umfasst Klärschlamm, Industrie- schlamm, Schlamm aus der Papier- herstellung, Formsande aus Gießereien , sonstige produktionsspezifische Massenabfälle, Straßenkehricht, Sinkkastenschlamm, Bodenaushub gefährliche Stoffe enthaltend, Aschen, Stäube, Schlacken, Reaktions- produkte, Abfälle von Stationierungs- streitkräften und asbesthaltige Abfälle. 2) Mengenmäßig relevant: Altfett, Kabel, Teppiche In der Statistik des Statistischen Landesamtes BW, wird Klärschlamm als Teil der Kategorie „sonstige Ab- fälle“ geführt (vgl. Abbildung 2). Dabei handelt es sich v.a. um Klärschlamm aus industriellen Abwasser- reinigungsanlagen. Laut der Abfallbilanz BW 2021 lag das kommunale Klärschlammaufkommen im Jahr 2021 für die Region TRK-MO bei 26.600 t Trockenmasse (TM). Da der angegebene Wert höher als die Summe der sonstigen Abfälle ist, wird vermutet, dass sich die 19.000 t auf Klärschlammaschen beziehen. Der Bericht des Statistischen Landesamtes beinhaltet keine Erläuterung hierzu. Das Klärschlammaufkommen in der TRK-MO beläuft sich auf 26,600 t Trockenmasse pro Jahr, gegenüber 238.000 t in Baden-Württemberg 2021 und gliedert folgendermaßen: Stadtkreis Karlsruhe 11.500 t, Landkreis Karlsruhe 8.900 t und Landkreis Rastatt & Stadtkreis Baden-Baden 6.100 t. Dabei ist zu beachten, dass das Einzugsgebiet der jeweiligen Kläranlagen in einer Gebietskörperschaft nicht unmittelbar mit dem Abwasseraufkommen im entsprechenden Raum übereinstimmt (vgl. Abfallbilanz Baden-Württemberg 2021). Für eine effiziente Nutzung sekundärer Roh- stoffe ist ein hoher Homogenitätsgrad der Stoffströme notwendig, weshalb es vorerst zielführender ist, sich auf den reinen Stoffstrom der kommunalen Klärschlämme zu fokussieren. 48) Statistisches Landesamt Baden-Württemberg (2022), Umwelt, Artikel-Nr. 3651 21001, Statistische Berichte Baden-Württemberg: Kommunales Abfallaufkommen in Baden-Württemberg 2021 34 Stadtkreis Karlsruhe Stadtkreis Baden-Baden Abbildung 3: Übersicht der Rest- und Abfallströme in der TRK-MO 2021 [in 1.000 Tonnen]. Darstellung nach Statistisches Landesamt Baden-Württemberg (2022) 35 Landkreis Karlsruhe Landkreis Rastatt 36 8.2­Stoffstromanalyse­der­Stadt-­und­Landkreise Die TRK-MO besteht aus den Landkreisen Rastatt und Karlsruhe, sowie aus den Stadtkreisen Karlsruhe und Baden-Baden. Im Folgenden wird das kommunale Abfallaufkommen der TRK aus dem vorherigen Abschnitt in die Stadt- und Landkreise aufgegliedert. Dabei werden die größten Stoffströme hervorgehoben und in Bezug zum Durchschnitt von Baden-Württemberg gestellt. Die durchschnittlichen Werte für Baden-Würt- temberg sind für die jeweiligen Fraktionen im Folgenden gelistet: Primärabfall1.076 kg/EaBaumassenabfälle570 kg/Ea Abfälle aus der Biotonne58 kg/EaHausmüll121 kg/Ea Grünabfälle94 kg/EaMetalle8,3 kg/Ea Sperrmüll23 kg/EaHolz26 kg/Ea Gewerbe- und Baustellenabfälle18 kg/EaVerbundkartons1,6 kg/Ea Elektroaltgeräte7, 3 k g / E aKunststoffe8,1 kg/Ea 8.2.1 Stadtkreis Baden-Baden Für den Stadtkreis Baden-Baden wurden 64.700 t Primärabfall im Jahr 2021 erfasst. Abbildung 3 zeigt die einzelnen Abfallströme, die 2021 im Stadtkreis Baden-Baden erhoben worden sind: 24.100 t Baumassenab- fälle, 10.100 t Wertstoffe, 8.400 t Grünabfall, 6.600 t Biotonne, 5.800 t Hausmüll, 3.500 t sonstige Abfälle, 2.700 t Sperrmüll, 2.800 t Gewerbeabfälle, 600 t Elektroaltgeräte und 100 t Problemstoffe. Folgende Wertstoffe wurden getrennt erfasst: 4.600 t Papier/Pappe, 2.900 t Holz, 2.100 t Glas/ Flachglas, 300 t Metalle, 200 t Textilien. (Für Verbundkartons, Kunststoffe, Styropor liegen keine Angaben, vor.) Im Stadtkreis Baden-Baden gibt es keine Angaben über das Klärschlammaufkommen. Da sich auf dem Stadt- kreisgebiet keine Kläranlage befindet und die Abwasserreinigung in den Kläranlagen erfolgt, die an der Grenze und im Kreis Raststatt liegen, gibt es im Stadtkreis Baden-Baden offiziell kein Klärschlammaufkommen. Infolgedessen ist das Klärschlammaufkommen im Kreis Rastatt vergleichsweise hoch. Im Vergleich zu den anderen Stadt- und Landkreisen in der TRK ist das jährliche pro Kopf Aufkommen an Primärabfall in Baden-Baden am höchsten und liegt mit 1.198,9 kg/Ea (Kilogramm pro Einwohner und Jahr) auch 11 % über dem Durchschnitt in Baden-Württemberg, welcher 1.075,8 kg/Ea beträgt. Auffällig groß sind auch die Stoffströme der Grünabfälle und Abfälle aus der Biotonne, welche mit 151 kg/ Ea und 119 kg/Ea ein Plus von 61 % bzw. 105 % über dem Durchschnitt in Baden-Württemberg von 94 kg/Ea bzw. 58 kg/Ea aufweisen. Die Abfälle aus der Biotonne im Stadtkreis Baden-Baden sind damit das größte durchschnittliche Aufkommen in ganz Baden-Württemberg. Auch Sperrmüll (48 kg/Ea), Gewerbe- und Baustellenabfälle (51 kg/Ea) sowie Elektroaltgeräte (11,5 kg/Ea) liegen mit einem Plus von jeweils 109 %, 183 % und 58 % deutlich über dem Durchschnitt von Baden-Würt- temberg (Sperrmüll: 23 kg/Ea, Gewerbe- und Baustellenabfälle 18 kg/Ea, Elektroaltgeräte 7,3kg/Ea). Demgegenüber liegen die Mengen der Baumassenabfälle (435 kg/Ea), des Hausmülls (106 kg/Ea) und der Metalle (5,5 kg/Ea) jeweils unter dem Landesdurchschnitt (Baumassenabfälle 570 kg/Ea, Hausmüll 121kg/Ea, Metalle 8,3 kg/Ea). Trotzdem bilden auch in Baden-Baden die Baumassenabfälle den größten Massenstrom (Abbildung 2). Bei Betrachtung der getrennt gesammelten Wertstoffe hebt sich das Holz mit 52 kg/Ea und somit einem Plus von 58 % im Vergleich zum Landesdurchschnitt (26 kg/Ea) hervor. 37 8.2.2 Stadtkreis Karlsruhe Im Stadtkreis Karlsruhe fielen im Jahr 2021 182.700 t Primärabfall an. In Abbildung 2 sind die einzelnen Ab- fallströme des Stadtkreises dargestellt. Der Primärabfall setzt sich somit aus 30.300 t Baumassenabfällen, 42.000 t Wertstoffe, 36.700 t Hausmüll, 27.700 t Grünabfall, 16.300 t Abfälle aus der Biotonne, 14.500 t sonstige Abfälle, 9.700 t Sperrmüll, 2.900 t Gewerbeabfälle, 2.100 t Elektroaltgeräte und 500 t Problem- stoffe zusammen. Die 42.000 t Wertstoffe umfassen dabei 17.200 t Papier/Pappe, 7.800 t Holz, 7.900 t Glas/Flachglas, 5.900 t Kunststoff/Styropor, 1.700 t Metalle, 1.000 t Textilien, 500 t Verbundkartons und 25 t sonstige Wertstoffe. Laut der Abfallbilanz 2021 fielen im Jahr 2021 11.500 t kommunaler Klärschlamm im Stadtkreis Karlsruhe an. Damit sind die Wertstoffe der größte Massenstrom im Stadtkreis, insbesondere Papier/Pappe. Im Vergleich zum pro Kopf Aufkommen in Baden-Württemberg liegen jedoch sowohl die Wertstoffe allgemein (Baden- Württemberg: 142 kg/Ea; Stadt Karlsruhe: 137 kg/Ea) als auch Papier/Pappe im Besonderen (BW: 70 kg/Ea; KA: 56 kg/Ea) leicht unter dem Durchschnitt. Des Weiteren stellen sich Hausmüll (120 kg/Ea), Baumasse (99 kg/Ea), Grünabfall (90 kg/Ea) und Abfälle aus der Biotonne (53 kg/Ea) als große Fraktionen heraus. Deren Aufkommen liegen jedoch alle leicht unter dem Landesdurchschnitt. Klärschlamm (38 kg/Ea), Kunststoffe (19 kg/Ea) und Textilien (3 kg/Ea) hingegen liegen über dem Durch- schnitt in Baden-Württemberg. Auffällig ist der verhältnismäßig geringe Stoffstrom der Baumassenabfälle, welcher mit 99 kg/Ea mit einem Minus von 83 % unter dem durchschnittlichen Wert in Baden-Württemberg (570 kg/Ea) liegt. 8.2.3 Landkreis Karlsruhe Im Landkreis Karlsruhe fielen im Jahr 2021 insgesamt 346.400 t Primärabfall an, hiervon nehmen die Baumassenabfälle mit 110.700 t den größten Anteil ein. Gefolgt von Grünabfall mit 76.500 t und Wertstoffen mit 72.300 t. Die Menge an Hausmüll betrug 41.600 t, gefolgt von Gewerbeabfällen mit 17.900 t, Abfällen aus der Biotonne mit 13.600 t, Sperrmüll mit 10.900 t, Elektroaltgeräten mit 2.000 t, Problemstoffen mit 500 t und sonstigen Abfällen mit 400 t. Die Wertstoffe lassen sich weiter differenzieren (gerundet auf tausend t): 31.000 t Papier und Pappe, 16.000 t Holz, 12.000 t Glas und Flachglas, 6.000 t Kunststoff und Styropor, 4.000 t Metall und 4.000 t Verbundkartons. Laut der Abfallbilanz 2021 lag das Aufkommen an kommunalem Klärschlamm im Landkreis Karlsruhe 2021 bei 8.900 t. Die Baumassenabfälle stellen somit den größten Stoffstrom im Landkreis Karlsruhe dar, gefolgt von Grün- abfall und Wertstoffen. Während die Baumassenabfälle mit 274 kg/Ea 52 % unter dem Durchschnitt von Baden-Württemberg (570 kg/Ea) liegen, liegen die Grünabfälle mit 171 kg/Ea mit einem Plus von 82 % über dem Durchschnitt. Von den Wertstoffen heben sich insbesondere die Verbundkartons mit 413 %, aber auch Kunststoffe mit 69 % und Holz mit 34 % vom Landesdurchschnitt ab. 38 Tabelle 4: OBEN Primärabfallaufkommen in der TRK-MO 2021 (Statistisches Landesamt BW, 2022) UNTEN Primärabfallaufkommen pro Einwohner und Jahr in der TRK-MO (Quelle: Abfallbilanz BW 2021). Für das Pro-Kopf Aufkommen an TM Klärschlamm gibt die Abfallbilanz BW 2021 an: Landesdurchschnitt 21,4 kg/ Ea; Durchschnitt TRK 21,0 kg/Ea; SKR Baden-Baden 0 kg/Ea, SKR Karlsruhe 37,5 kg/Ea, LKR Karlsruhe 20 kg/Ea, LKR Rastatt 26,5 kg/Ea. Auch hier können Er - fassung und Aufkommen nur teilweise differenziert werden. Deutliche Abweichungen vom Mittel sind grün hinterlegt. [in 1.000 t] Kreis Bundesland Primär- abfallauf - kommen insgesamt davon Bau- massen- abfälle Wer t- stoffe Grün- abfälle Haus- müll Bio- tonne Sp er r- müll Gewer - be-/ Bau- stellen- abfälle Sonstige Abfälle Elektro- Altgeräte Problem- stoffe Baden-Württemberg 11.953 6.330,5 1.579,2 1.039,2 1.340,4 639,9 261,0 203,7 2 2 7, 2 80,8 9,7 SKR Baden-Baden 64,7 24,1 10,1 8,4 5,8 6,6 2,7 2,8 3,5 0,6 0,1 SKR Karlsruhe 182,7 30,3 42 2 7, 7 36,7 16,3 9,7 2,9 14,5 2,1 0,5 LKR Karlsruhe 346,4 110,7 72,3 76,5 41,6 13,6 10,9 1 7, 9 0,4 2,0 0,5 LKR Rastatt 176,1 53,4 38 37,1 1 7, 9 20,0 4,6 2,6 0,2 2,0 0,3 Summe TRK-MO 772 218,5 162,5 149,6 102,0 56,5 27, 9 26,2 18,6 6,7 1,4 Durchschnittsaufkommen [kg/Ea] Baden-Württemberg 1.075,8 569,8 142 94 121 58 23 18 20,4 7, 3 0,87 SKR Baden-Baden 1.198,9 435,2 183,0 151,0 105,6 119,0 48,1 51,0 63,2 11,5 1,7 SKR Karlsruhe 616,7 98,8 1 37, 0 90,0 119,5 53,0 31,8 9,0 47, 3 7, 0 1,6 LKR Karlsruhe 836,9 2 47, 2 161,0 171,0 92,8 30,0 24,3 40,0 0,9 4,4 1,0 LKR Rastatt 774, 6 229,9 164,0 160,0 7 7, 2 86,0 19,7 11,0 0,9 8,8 1,1 Ø TRK-MO 856,8 252,8 161,3 143,0 98,8 72,0 31,0 27, 8 28,1 7, 9 1,3 39 Tabelle 5: OBEN Wertstoffaufkommen in der TRK-MO 2021 (Statistisches Landesamt BW, 2022) UNTEN Wertstoffaufkommen pro Einwohner und Jahr in der TRK-MO (Quelle: Abfallbilanz BW 2021). Deutliche Abweichungen vom Mittel sind grün hinterlegt. [in 1.000 t] Kreis Bundesland Wertstoff - menge insgesamt davon Papier/ Pappe Glas/ Flachglas Metalle Kunst- stoffe/ Styropor Verbund- kartons Holz Textilien Sonstige Wer t- stoffe2) Baden-Württemberg 1.579,2 772,6 298,2 91,8 90,2 18 290,8 16,5 1,1 SKR Baden-Baden 10,1 4,6 2,1 0,3 - - 2,9 0,2 0,002 SKR Karlsruhe 42,0 1 7, 2 7, 9 1,7 5,9 0,5 7, 8 1,0 0,025 LKR Karlsruhe 72,3 31,0 12,2 3,5 6,2 3,7 15,7 - - LKR Rastatt 38,0 1 7, 0 7, 3 2,2 5,7 1,1 4,7 0,0 0,005 Summe TRK-MO 162,5 69,7 29,6 7, 8 17, 8 5,3 31,0 1,3 0,032 Durchschnittsaufkommen [kg/Ea] Baden-Württemberg 142 70 27 8,3 8,1 1,6 26,2 1,5 0,1 SKR Baden-Baden 183,0 83 38 5,5 - 52 ,1 3,7 0,0 SKR Karlsruhe 1 37, 0 56 26 5,5 19,2 1,55 25,3 3,4 0,1 LKR Karlsruhe 161,0 69 27 7, 9 13,7 8,23 35,1 - - LKR Rastatt 164,0 73 31 9,6 24,6 4,90 20,1 0,1 0,0 Ø TRK-MO 161,3 70,3 30,5 7,1 14,4 33,1 1,8 0,0 40 8.2.4 Landkreis Rastatt Im Landkreis Rastatt lag das Primärabfallaufkommen 2021 bei 176.100 t. Dieses setzte sich wie in Abbildung 2 dargestellt, wie folgend zusammen: 53.400 t Baumassenabfälle, 38.000 t Wertstoffe, 37.100 t Grünabfall, 20.000 t Biotonne, 17.900 t Hausmüll, 4.600 t Sperrmüll, 2.600 t Gewerbeabfälle, 2.000 t Elektroaltgeräte, 300 t Problemstoffe und 200 t sonstige Abfälle. Die Wertstoffe setzen sich dabei zusammen aus 17.000 t Papier und Pappe, 7.300 t Glas und Flachglas, 5.700 t Kunststoff und Styropor, 4.700 t Holz, 2.200 t Metalle und 1.100 t Verbundkartons. Laut der Abfallbilanz 2021 fielen im Jahr 2021 6.100 t kommunaler Klärschlamm im Landkreis Rastatt an. Auch im Landkreis Rastatt nehmen die Baumassenabfälle den größten Stoffstrom ein, liegen dennoch 60 % unter dem Durchschnitt von Baden-Württemberg. Die Wertstoffe hingegen, der zweitgrößte Stoffstrom des Landkreises liegen 15 % über dem durchschnittlichen Aufkommen. Grünabfall und Biotonne, zwei weitere große Aufkommen liegen ebenfalls 70 %, bzw. 48 % über dem Durchschnitt. Bei Betrachtung der Wertstoffe fallen überwiegend Metalle (9,6 kg/Ea) und Kunststoffe (24,6 kg/Ea) mit einer Erhöhung um 16 % bzw. 204 % ins Gewicht. 8.3­Verwertung­und­Nutzungspotenziale­der­Stoffströme­ 8.3.1 Verwertung In folgendem Kapitel wird auf die aktuelle Verwertung der Stoffströme eingegangen, mit dem Ziel, Poten- ziale für die zukünftige Steigerung der Verwertungsleistung im Sinne der nachhaltigen zirkulären Bioöko- nomie hervorzuheben. Die Verwertung des Primärabfallaufkommens der TRK-MO zugehörigen Stadt- und Landkreise ist in Tabelle 6 aufgeführt. Demnach werden von den Abfällen 31 % stofflich, 26 % thermisch und 20 % biologisch ver wertet und 23 % der Abfälle werden deponiert (Statistisches Landesamt BW, 2022). Tabelle 6: Verwertung/Deponie Primärabfallaufkommen 2021 in der TRK-MO (Abfallbilanz BW 2021) BundeslandKreis/Region [in 1.000 t] Primärabfall- aufkommen Verwertung/ BehandlungAblagerung stofflichbiologischthermischsonstigDeponie 1Deponie 2 Baden- Württemberg Baden-Baden (SKR) 66,418,811,918,10,1-17,4 KA (SKR)189,285,843,955,7-3,8- KA (LKR)374,8102,959,999,90,51,0110,6 Raststatt (LKR) 179,940,946,040,10,92,349,7 Summe810,3248,4161,7213,81,57,1177,7 31 %20 %26 %0 %1 %22 % Deponie 1: ehemals Hausmülldeponien, Deponie 2: ehemals Bodenaushub-/Bauschuttdeponien. Es stehen dabei nur Daten zur Verwertung für die Gesamtmenge des Primärabfalls zur Verfügung. Angaben zur Ver- wertung der einzelnen Fraktionen liegen nicht vor. 41 Um eine Abschätzung vornehmen zu können, wurde die Abfallbilanz BW 2021 herangezogen, in welcher die Art der Entsorgung der kommunalen Abfallströme auf Landesebene für die einzelnen Fraktionen angegeben ist. Die Entsorgungswege für die einzelnen Fraktionen mit jeweils prozentualer Angabe sind in Tabelle 7 zu- sammengefasst. Tabelle 7: Kommunales Abfallaufkommen in Baden-Württemberg 2021 nach Entsorgungsart (Abfallbilanz Baden-Württemberg 2021) Abfallarten Primär- abfall- aufkom- men p.A. [1.000 t] stoff- lichen Verwer - tung biologi - schen Verwer - tung sonstigen Behand - lung mech.- biol. Behand - lung thermi - schen Behand - lung Verwer - tung auf Deponien Ablage - rung auf Deponien Hausmüll1340,40 %0 %0 %8 %92 %0 %0 % Sperrmüll26129 %0 %1 %0 %70 %0 %0 % Grünabfälle1039,20,03 %70 %0 %0 %30 %0 %0 % Biotonne639,90 %10 0 %0 %0 %0 %0 %0 % Wertstoffe1820,69 4 %0 %0 %0 %6 %0 %0 % Gewerbe- und Baustellen- abfälle 203,75 %0 %0 %0 %77 %0 %18 % Problemstoffe9,73 %0 %85 %0 %12 %0 %0 % E-Altgeräte80,810 0 %0 %0 %0 %0 %0 %0 % Baumassen- abfälle 6330,810 %0 %0 %0 %0 %7 %83 % Sonstige Abfälle 227,28 %1 %1 %0 %37 %5 %49 % Summe11953,321 ­%11 ­%0­%1­%17 ­%4­%45 ­% Laut der Abfallbilanz wurden 2021 in Baden-Württemberg 45 % des Primärabfallaufkommens auf Deponien abgelagert, 21 % wurden stofflich verwertet, 17 % thermisch, 11 % wurden biologisch behandelt, 4 % wurden auf Deponien verwertet und 1 % wurde einer mechanisch-biologischen Behandlung zugeführt. Bei den Abfällen, die auf Deponien abgelagert wurden, handelte es sich um Baumassenabfälle, sonstige Abfälle und Gewerbe- und Baustellenabfälle. Da diese Fraktionen jedoch etwa 50 % des Primärabfallaufkommens aus- machen, bedeutet dies, dass die übrigen etwa 50 % des Primärabfallaufkommens nahezu vollständig verwertet wurden. Dabei wurden Abfälle aus der Biotonne sowie die Grünabfälle zum größten Teil biologisch verwertet. E-Altgeräte und Wertstoff wurden zu 100 % bzw. zu 94 % stofflich verwertet. Auch für Sperrmüll war die stoffliche Verwertung mit 29 % noch vergleichsweise hoch. Auch für die Fraktionen Gewerbe- und Baustel- lenabfälle, Problemstoffe, Baumassenabfälle und sonstige Abfälle wurde die stoffliche Verwertung angege- ben, allerdings mit meist kleinen, prozentualen Anteilen, bis 10 %. Die Abfälle aus der Biotonne wurden zu 100 % der biologischen Behandlung zugeführt, die Grünabfälle wur- den zu 70 % biologisch behandelt. Die übrigen 30 % wurden in die thermische Verwertung gegeben. Der thermischen Verwertung wurden außerdem der Hausmüll zu 92 %, der Sperrmüll zu 70 % sowie auch Ge- werbe- und Baustellenabfälle zu 77 % zugeführt. Sonstige Abfälle, Problemstoffe und Wertstoffe wurden ebenfalls zu etwas geringeren Anteilen (37 %, 12 % bzw. 6 %) thermisch verwertet. Somit sind Hausmüll, Gewerbe- und Baustellenabfälle und Sperrmüll die größten Fraktionen des thermisch behandelten kommunalen Abfalls. 42 8.3.2 Nutzungspotenziale Gemäß der europäischen Abfallrahmenrichtlinie (Richtlinie 2008/98/EG) sind die EU und ihre Mitgliedstaaten gesetzlich verpflichtet, Abfälle gemäß der Abfallhierarchie zu entsorgen. Diese Hierarchie umfasst fünf Stufen und ist in § 6 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes KRWG 49 festgelegt. Das Gesetz des Landes Baden- Württemberg zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Gewährleistung der umweltverträglichen Abfall- bewirtschaftung LKreisWiG dient der Sicherstellung des effizienten Vollzuges und der Umsetzung der euro- pa- und bundesrechtlichen Vorgaben, sowie der Weiterentwicklung der Kreislaufwirtschaft, um eine ressourceneffiziente und -schonende, schadstoff- und abfallarme Umgebung zu schaffen 50 51 52 . Abbildung 4 zeigt die fünf Stufen der Abfallhierarchie, welche in der von oben nach unten Ordnung zu priorisieren sind: Vermeidung, Wiederverwertung (z. B. Reparatur, Reinigung, usw.), Recycling (Umwandlung in neue Produkte), Verwertung (z. B. thermisch), Beseitigung 53 . Abbildung 4: Abfallhierarchie nach § 6 des Kreislaufwirtschafts- gesetzes KRWG Aktuell werden Abfälle zunehmend hinsichtlich einer Mehrfachnutzung, der sog. Kaskadennutzung, be- trachtet, mit dem Ziel, die sekundären Rohstoffe möglichst lange im Kreislauf auf hochwertigem Niveau zu halten. Diese Kaskadennutzung ist bspw. für die Abfälle aus der Biotonne schon verwirklicht: Zunächst wer- den sie einer Biogasanlage zugeführt, wo daraus energiereiches Biogas erzeugt wird. Die dabei entstehenden Gärreste können dann zu Düngemitteln in Form von Kompost oder flüssigem Gärrest weitere Verwendung finden. So können aus den Abfällen durch biologische Behandlung die energetische sowie stoffliche Ver- wertung kombiniert werden: Aus 15.000 t Bioabfall können bspw. 1.000 MWh Bioenergie und 3.300 t Kompost gewonnen werden (Geschäftsbericht 2022, AWB Karlsruhe 54 ). Allerdings sollte die energetische Nutzung zukünftig erst am Ende einer möglichst langen und mehrfachen stofflichen Nutzung (Kaskadennutzung) stehen. Das bedeutet auch, dass der Rohstoff der energetischen Nutzung, bzw. der thermischen Verwertung möglichst spät zugeführt wird. Dadurch ergibt sich ein Poten- zial für alle Rohstoffe, die momentan dieser Verwertung zugeführt werden. Insbesondere Sperrmüll und Gewerbeabfälle werden in Baden-Württemberg zu einem Großteil thermisch verwertet, und könnten mög- licherweise zumindest in Teilen anderweitig (stofflich) genutzt werden. Das Potenzial der ungenützten Reststoffe sollte zukünftig ebenso genutzt werden wie die bisher schon ge- sammelten Abfälle. Dabei ist eine Sortenreinheit im Sinne einer Qualitätssicherung hinsichtlich der zukünf- tigen Verwertung anzustreben. 49) Paragraph 6 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes KRWG in der Fassung vom 2. März 2023 (BGBl. 2023 I Nr. 56) 50) Landes-Kreislaufwirtschaftsgesetz – LKreiWiG in der Fassung vom 17. Dezember 2020 (GBl. 2020 | Nr. 46) 51) BMUV (2017) Leitfaden zur Anwendung der Abfallhierarchie nach § 6 KrWG – Hierarchiestufen Recycling und sonstige Verwertung (bmuv.de) 52) Abfallrecht | Umweltbundesamt 53) Abfall- und Kreislaufwirtschaft | Umweltbundesamt 54) Geschäftsbericht 2022, AWB Karlsruhe 43 Stoffliche­Nutzung Die stoffliche Nutzung setzt eine sortenreine Sammlung und/oder gute Separierbarkeit in der Verarbeitung voraus. Hier entwickelt sich der Stand der Technik kontinuierlich weiter, so dass zukünftig ökonomisch und ökologisch kompetitive Lösungen bereitstehen können. Es sind bereits verschiedene Technologien zur stoff- lichen Verwertung aus Rest- und Abfallstoffen entwickelt. Die lokale Aufbereitung am Ort der Abfallverwertung, z. B. durch Kohleproduktion, ist eine viel diskutierte Option. Pyrolyseanlagen stehen heute von verschiedenen professionellen Anbietern in den benötigten Grö- ßen zur Verfügung. Die Anwendbarkeit hängt jedoch an den lokal verfügbaren Transportwegen und Wärme- quellen- und Wärmesenken-Angeboten. Die kontinuierliche Nutzbarkeit der Wärmeabgabe einer Pyrolyse- anlage ist damit eine notwendige Voraussetzung. Beispielsweise hat der Landkreis Karlsruhe in der Wärmeausbaustrategie eine Machbarkeitsstudie einer Pyrolyseanlage unter der Bedingung einer Wärme- kopplung vorgesehen. In diesem Zusammenhang sollten auch Weiterentwicklungen z. B. bei Saisonalspeichern in der Region kontinuierlich beobachtet werden. Zukünftig kann sich die Kostenbilanz durch den Preis von CO 2 -Zertifikaten drastisch verschieben. Auch die Nutzung von CO 2 als Kohlenstoffquelle für (bio-)technologische Verfahren zur Produktion von Wert- stoffen wird eine weiter zunehmende Rolle spielen. So kann CO 2 als Ausgangsstoff für die Produktion von Kohlenwasserstoffen, auch Treibstoffen, eingesetzt werden. Das Projekt reFuels 55 ist hierfür ein regionales Beispiel für ein technisches Verfahren zur Produktion von Treibstoffen aus CO 2 . Die Verfügbarkeit von klima- neutraler, elektrischer Energie und damit die intelligente Anbindung solcher Produktionsverfahren zum einen an Verfahren oder Netze mit Energieüberschuss und zum anderen an CO 2 -Emssionsquellen, werden dabei Kriterien für die Wirtschaftlichkeit von CO 2 -Recycling sein 56 . Thermische Verwertung: Wie aus Tabelle 6 hervorgeht, werden in der TRK 26 % des Primärabfallaufkommens thermisch verwertet. Um daraus jedoch ein Potenzial hinsichtlich einer zukünftigen stofflichen Nutzung ableiten zu können, sind weitere Daten über die Zusammensetzung dieser Abfallfraktionen notwendig. Sowohl aus den Stadtkreisen Baden-Baden und Karlsruhe als auch aus dem Landkreis Karlsruhe werden Ab- fälle zu der thermischen Behandlungsanlage in Mannheim gebracht. Der Landkreis Rastatt hingegen nutzt die Anlage in Breisgau-Hochschwarzwald. Die Vergabe der Entsorgungsaufträge erfolgt langfristig, denn auch die Betreiber einer Verbrennungsanlage benötigen Planungssicherheit. Prinzipiell ist auch der Betrieb von thermischen Behandlungsanlagen durch die öffentlich-rechtlichen Entsorgungsträger selbst eine Option. Verwertung­in­einer­Bioraffinerie Die lokale Aufbereitung von organischen Abfällen, Abwasser und Klärschlamm zu (sekundären) Rohstoffen, Zwischenprodukten und gänzlich neuen Produkten in sogenannten Reststoff-Bioraffinerien wird im Zuge der nachhaltigen bioökonomischen Transformation zunehmen. Die TRK ist diesbezüglich mit Forschung, Entwicklung, Demonstrationsanlagen und politischem Rückhalt gut aufgestellt. Zu Bioraffinerieansätzen zählen beispielsweise Insektenzucht auf biogenen Reststoffen mit anschließender Gewinnung von Proteinen, Fetten, Ölen und Biokunststoffen oder die Gewinnung von Fasern, Feinchemikalien und aufgereinigten Düngerfraktionen aus Biomüll (Projektbeispiel: BW2Pro Biowaste to Products). Beispielhaft sei hier auch das Projekt GreenToGreen, bei dem kommunaler Grünschnitt als Basis für eine grüne Chemie genutzt wird. Bio- raffinerien werden derzeit in ersten Pilotanlagen in Europa erprobt. Der Nachweis der Wirtschaftlichkeit ist derzeit noch nicht möglich. Für einen neuen systemischen Ansatz steht auch der bioliq® Prozess mit dezen- traler Schnellpyrolyse und zentraler Veredelung. In Bioraffinerien werden die Ausgangsstoffe/ Reststoffe als Rohstoffe in ihre Bestandteile zerlegt und möglichst vollständig genutzt, bzw. zu anderen Wertstoffen um- gebaut. So kann eine große Produktvielfalt entstehen: Chemikalien, Werkstoffe und Energieträger. 55) www.refuels.de/index.php 56) Machbarkeitsstudie im Themenfeld Carbon Economy: Modulare Abgas-Raffinerie mit biologischen und hybriden Technologien mit Schwerpunkt auf C0 2 -Recycling aus CO 2 -Punktquellen 44 8.3.3 Qualitative Bewertung der Abfallfraktion hinsichtlich Verwertung Die zukünftige Verwertung der Rest- und Abfallströme stellt sich für verschiedene Fraktionen in unterschied- licher Weise dar. Im Folgenden werden die Fraktionen (Tabelle 7) hinsichtlich einer zukünftigen Nutzungs- möglichkeit qualitativ betrachtet. Baumassenabfälle Die Baumassenabfälle setzen sich aus Bauschutt, Straßenaufbruch und Bodenaushub zusammen. Wie in Tabelle 7 beschrieben, werden in Baden-Württemberg 83 % der Baumassenabfälle auf der Deponie entsorgt. In der TRK werden 22 % der Primärabfälle deponiert, insbesondere im Landkreis Karlsruhe landeten 110.000 t des Primärabfalls im Jahr 2021 auf einer Deponie. Hier besteht das theoretische Potenzial einer höherwerti- gen Verwendung. Zerkleinerte Baustoffe wie Beton oder Ziegel können anstelle von Kies als Füllmaterial in Straßen- und Wegebau Anwendung finden. Auch Metalle oder Gips aus Gipskartonplatten können für die Herstellung neuer Produkte genutzt werden. Dadurch werden nicht nur primäre Ressourcen geschont, sondern auch Umweltrisiken wie die Grundwasserverschmutzung durch Sickerwasser und die Bildung von Emissionen reduziert. 57 Auch die Reduzierung der Deponierung von Bodenaushub hoher Qualität stellt ein erhebliches Potenzial dar, welches durch regulatorische Anpassungen ausgeschöpft werden kann. Lignozellulosehaltige Reststoffe / Baustoffe / Altholz liegen in verschiedenen Qualitäten vor. Die stoffliche Verwertung von Lignin ist in der sog. Lignozellulose Bioraffinerie gut untersucht. Es sind, ausgehend von unterschiedlichen Zusammensetzungen, auch verschiedene Nutzungsoptionen möglich, die in unterschied- lichen Technologiereifegraden vorliegen. Hier gibt es langjährige Kompetenz in der TRK beim Fraunhofer ICT sowie beim KIT ITC zur Verwertung dieser Reststoffe zu Basisstoffen für die Chemie- und Kunststoffindustrie. Abfälle aus der Biotonne und Grünabfälle: Aus Abbildung 5 geht hervor, dass die Abfälle aus der Biotonne in der TRK-MO bereits fast vollständig der Vergärung zugeführt werden, sodass hier das Potenzial der Biogasgewinnung mit nachgeschalteter Kom- postierung der Gärreste im Sinne der Kaskadennutzung bereits wahrgenommen wird. Ein minimaler Anteil wird außerdem direkt durch die Kompostherstellung stofflich verwertet. Das Team Sauberes Karlsruhe und andere öffentlich-rechtliche Entsorger arbeiten aktiv an der Bildung der Bürger um Fehlwürfe weiter zu reduzieren und die Qualität weiter zu erhöhen. In Zukunft werden ggf. weitergehende Bioraffinerieansätze zur lokalen Produktion von Zwischen- und End- produkten zur Verfügung stehen, diese befinden sich derzeit in Entwicklung. 57) Alsheyab (2021): Recycling of construction and demolition waste and its impact on climate change and sustainable development 45 Abbildung 5: Aufkommen und Verwertung von Abfällen aus der Biotonne (links) und Grünabfällen (rechts) in der TRK-MO 2021 (Quelle: Abfallbilanz BW 2021) Abbildung 5 zeigt, dass Grünabfälle in der TRK, insbesondere im Stadtkreis Karlsruhe, zum Großteil kom- postiert werden. Im Landkreis Karlsruhe, im Landkreis Rastatt und Stadtkreis Baden-Baden wird auch ein Teil der Grünabfälle, der holzige, der thermischen Verwertung zugeführt. Hier besteht ein theoretisches Potenzial, den Stoffstrom zumindest teilweise einer stofflichen Verwertung zuzuführen. Bei den organischen Abfällen aus der Biotonne sowie bei Grünabfällen besteht weiteres Potenzial, das sich erschließen ließe, indem die Abfälle schon bei der Sammlung separiert würden. Ein Beispiel für eine weitergehende Trennung und damit angepasste Verwertung eines Reststroms, das als ein Ergebnis der Interviews hier beispielhaft dargestellt werden soll, ist die Separierung von Grünschnitt in verschiedene Fraktionen. Bei Grünschnitt wird der krautige Anteil bereits teilweise von holzigem Material getrennt und der holzige Anteil direkt oder indirekt (Pellet-Herstellung) einer Verbrennung zugeführt. Dabei wird holziges Material allerdings noch 100 km weit von Rastatt nach Mutterstadt auf der Straße transportiert. Der krautige Teil (z. B. Laub) wird jedoch lokal kompostiert. Diese Vorgehensweise könnte auf weitere Ge- biete ausgedehnt werden, wobei die lokale, dezentrale Nutzung ohne Transport priorisiert werden sollte. So würde weiteres Wertschöpfungs-Potenzial aus biologischen Abfällen genützt werden. Im Stadtkreis Baden-Baden wird der kommunale Bioabfall in der Faulung der Kläranlage mit behandelt. Auch Küchen- und Kantinenabfälle aus dem Hotellerie-, Gaststätten- und Kantinen-Gewerbe werden schon in großem Stil angenommen, wobei diese Zumischung zu erhöhter Geruchsbildung führt und zusätzlichen Arbeitsaufwand in der Kläranlage erfordert, jedoch die Energiebilanz der Kläranlage deutlich verbessert und sogar einen Energieüberschuss erzielt. 46 Klärschlamm: Klärschlamm kann in (Hochlast-) Faulungen eingesetzt und mit hoher Ausbeute zu Biogas umgesetzt werden. Er wird bereits in einigen Kläranlagen auf diese Weise einer biologischen und energetischen Verwertung zugeführt. Außerdem kann er als Quelle für Nährstoffe betrachtet werden. Er enthält mit Phosphat und Stickstoff Nährstoffe, die im Pflanzenanbau essenziell sind. Diese Nährstoffe können aus dem Schlamm wasser des Klärschlamms extrahiert werden und so im Sinne der Kreislaufwirtschaft höherwertig weiterverwendet werden. In der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) von 2017 ist bereits die Pflicht zur Phosphorrückgewin- nung aus Klärschlamm ab 2029 festgelegt (Abfallbilanz 2021). Die Rückgewinnung des Phosphors aus der Klärschlammasche wird derzeit in Pilotanlagen erprobt. Für das Land Baden-Württemberg hat die Entsorgungssicherheit hohe Priorität. Die Ausbringung von Klärschlamm zur Düngung in der Landwirtschaft unterliegt strengen Auflagen zur Schadstoffanalyse und ist in Baden-Württemberg aus Vorsorgegründen verboten. Nahezu der gesamte Klärschlamm der TRK geht aktuell deshalb bereits in die Verbrennung. Da die Mitverbrennung in Müllheizkraftwerken und Kohlekraftwerken mit der P-Rückgewinnung als Dünger nicht kompatibel ist, werden voraussichtlich mehrere neue Klärschlammmonoverbrennungsanlagen in Baden-Württemberg gebaut werden, was die Transportwege reduziert. Die Kläranlagenbetreiber schreiben die Entsorgung des Schlammes in regelmäßigen Abständen aus. Die Stadt Karlsruhe betreibt seit dem Jahr 1981 auf ihrem Hauptklärwerk eine zweistraßige Klärschlamm- verbrennungsanlage. Eine der Anlagen wird derzeit neu gebaut. Die Stadt nimmt teilweise Klärschlamm aus umliegenden Gemeinden an, um die Anlage technisch auszulasten. 8.4 Infrastrukturen für die Biomassebehandlung Zentrale Infrastrukturen für die Behandlung der biogenen Restströme wurden für die deutschen Gebiete der TRK erfasst, diese umfassen Biogasanlagen und Bioabfallvergärungsanlagen, große Biomassefeuerungs- anlagen sowie Kläranlagen. Die Landesanstalt für Landwirtschaft, Ernährung und Ländlichen Raum Baden- Württemberg (LEL) gibt für TRK-MO insgesamt 13 Biogasanlagen an, davon 8 Anlagen in Stadt- und Landkreis Karlsruhe sowie 5 Anlagen im Stadtkreis Baden-Baden und Landkreis Rastatt. Für das Gebiet TRK-PA werden durch das Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Eifel drei Biogasanlagen im Landkreis Germersheim an- gegeben, eine weitere Anlage wurde durch Recherchen identifiziert 58 . Laut dem BDEW, Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. speist eine Biogasanlage aus Ettlingen 330 Nm³/h ins Erdgasnetz ein. Die Stadtwerke Ettlingen GmbH planen den Bau einer Bioabfallvergärungsanlage. In Abbildung 6 sind die Stand- orte der Biogasanlagen, Biomassefeuerungsanlagen und Kläranlagen, an denen das größte Aufkommen an Klärschlamm anfällt verzeichnet. 58) DLR Eifel 2023 47 Abbildung 6: Anlagen zur Umsetzung biogener Roh- und Reststoffe in der TRK Die Karte wurde im Rahmen der Strategieentwicklung durch das Fraunhofer IGB entworfen, um relevante Infrastrukturen zu verzeichnen. Blaue und violette Symbole mit Wasserlinien entsprechen den Standorten der Kläranlagen, braune Feuersymbole stehen für Biomassefeuerungsanlagen, Biogasanlagen sind mit einem grünen Kreis gekennzeichnet. Weitere Informationen wie Post- und Internetadresse, sowie tiefergehende technische Angaben zu den Kläranlagen, wie die Ausbaugröße, behandelte Abwassermenge, Phosphat- und Stickstofffrachten und der derzeitige Ausbaustand der Reinigungsstufen können bei Bedarf bei der TRK GmbH erfragt werden. Die Karte wird durch die TRK GmbH weiterentwickelt. 48 8.5 Interviews zur qualitativen Bewertung Um Hinweise zu relevanten Stoffströmen aus nicht öffentlicher Sammlung, insbesondere industriellen Rest- strömen, zu erhalten, wurden Interviews mit Stakeholdern aus der TRK-MO durchgeführt. So wurden die öffentlichen Entsorger befragt, um die Stoffstromanalyse zu plausibilisieren und mehr über die derzeitigen Entsorgungswege und die Einstellung der Stakeholder zu alternativen Nutzungen zu erfahren. Außerdem wurden auch Unternehmensvertreter aus relevanten Branchen, z. B. aus der Lebensmittelindustrie befragt. Die Stakeholder sollten so auch über die Strategieentwicklung informiert und frühzeitig eingebunden werden. 8.5.1 Durchführung der Interviews Im Rahmen des Projektes wurden Interviews mit 28 Stakeholdern (12 Kommunale, 10 Unternehmen, 6 For- schungsgruppen) aus der Region durchgeführt mit dem Ziel, neben der Plausibilisierung der Stoffstrom analyse und Informationssammlung zu industriellen Reststoffströmen insbesondere auch Informationen zum Stand der Technik in der Praxis zu erhalten. Wie oben bereits erwähnt, sollten die Stakeholder so auch über die Strategieentwicklung informiert werden, um sie frühzeitig einbinden zu können. Wesentliche Inhalte der Gespräche waren jeweils die aktuellen Herausforderungen, die sich den Interview- partnern stellen sowie Möglichkeiten und Lösungsansätze zur Verbesserung der Situation aus Sicht der Inter- viewpartner im Hinblick auf nachhaltige bioökonomische Entwicklungen. Für die Durchführung der Interviews wurde eine einheitliche Vorgehensweise anhand eines Fragenkatalogs gewählt. Nach einer Vorstellungsrunde wurden die Stakeholder um eine Selbstbeschreibung der relevanten Aktivität gebeten, die durch Fragen zu folgenden Punkten unterstützt wurde: • Größe der Organisation • Jahresproduktion (bei Unternehmen) • Dokumentation von Nachhaltigkeitsaktivitäten (Inhalte und Intervall), z. B. CO 2 -Bilanz, Bericht der Abfall- mengen, Nachhaltigkeitsbericht. • Verwertungs- / Entsorgungswege der anfallenden Reststoffströme, Verbrennungsprozesse • Aktueller Einsatz von Reststoffen in den Produktionsprozessen (z. B. Abbruchmaterial, Altholz, bio basierter Kunststoff/Verbundwerkstoffe, CO 2 aus der Biogasproduktion, Garten- und Parkabfälle, häusliche Bio- abfälle, Klärschlamm, kohlenstoffhaltiges Gas, Küchen- und Kantinenabfälle, Landschaftspflegeabfälle, Lebensmittelabfälle, lignocellulosehaltige Reststoffe aus der Zellstoffindustrie (Schwarzlauge), Melasse, pflanzliche Marktabfälle, Prozessabwässer aus der Industrie, Reststoffe von Fermentationsprozessen, Schlachthofabfälle, Schlacke (Müllverbrennung), Trester aus der Lebensmittelproduktion (Bier/Wein), Sonstiges) • Verwendung von öffentlichen Datenquellen • Herausforderungen • Lösungsansätze Die Möglichkeit zum Austausch durch das Angebot der Interviews wurde von den Stakeholdern gerne an- genommen und stieß auf äußerst positive Resonanz, die sich unter anderem auch dadurch äußerte, dass das Gespräch in vielen Fällen zu einem hochinformativen Austausch und intensiver Diskussion führte. 49 8.5.2 Wichtige Erkenntnisse aus den Interviews Durch diese Stakeholderbeteiligung konnten in direktem, persönlichem Austausch äußerst wertvolle Infor- mationen gewonnen werden, die in die Strategieentwicklung und Maßnahmenauswahl durch die TRK GmbH mit einfließen. Beispielsweise werden Überproduktionen aus der Lebensmittelindustrie kontinuierlich reduziert und die verbleibenden einer Vergärungsanlage zur Biogasgewinnung zugeführt. Auch wird die thermische Verwer- tung von Stoffströmen durch die öffentlich-rechtlichen Entsorger in regelmäßigen Abständen ausgeschrie- ben. Klimarelevante Kriterien, wie Emissionsparameter und CO 2 -Kriterien werden jedoch meist noch nicht in die Ausschreibungskriterien aufgenommen, um den Anbieterkreis nicht zu weit einzuschränken. In einem Interview wurde jedoch berichtet, das Emissionsparameter und CO 2 -Fußabdruck für Transport und Verwer- tungsanlage in die Ausschreibungen mit aufgenommen sind und bei der Vergabe mitberücksichtigt werden. Es zeigte sich an einigen Beispielen, dass lokale Kreisläufe auf Basis von Reststoffen entstanden sind, die kontinuierlich von den verantwortlichen Fachleuten optimiert werden. Die Stakeholder vor Ort sollten daher bei der Entwicklung neuer, z. B. überregional optimierter Ansätze grundsätzlich mit eingebunden werden. Folgende mögliche Ansätze zur Verbesserung wurden genannt: • Neue Technologien nutzen • „Nachhaltigkeitsparameter“ (z. B. Emissionswerte und Recyclingquote) in Ausschreibungen zur Verwertung von Restströmen • Veränderungen der gesetzlichen Vorgaben (z. B. analog zu Phosphorrecyclingpflicht, Biomüllsammlungs- und Vergärungspflicht) • Veränderungen des Marktpreises (z. B. CO 2 -Bepreisung, Preise für stoffliche Verwertungsprodukte) • Steigende Transportpreise und Entsorgungspreise • Digitalisierung zur Abfallqualität: z. B. Metallscanner, Einsatz von künstlicher Intelligenz zur Erkennung von Fehlwürfen beim Einkippen in den Müllwagen • Vernetzung zur Nutzung von Synergien über Kreisgrenzen hinweg Als Herausforderungen wurden benannt: • Das wachsende Volumen pro Gewicht von Papiermüll, das durch mehr Kartonagen (durch geändertes Konsumverhalten) entsteht. Die Qualität des Papiermülls (Fremdstoffanteil und Faserlänge) sinkt hiermit ebenfalls. • Fehlwürfe von Biomüll in die Restmülltonne, Fehlwürfe (Plastik, Metall) in der Biotonne, Fehlwürfe in Wertstofftonnen • Fehlende politische Klarheit und Verlässlichkeit für langfristige Investitionsplanungen • Komplexe Genehmigungsprozesse • Förderlücken in der notwendigen Entwicklung von Forschung bis Markteinführung • Lange Vertragsbindung / Forderung des Nachweises von Erfahrungswerten bei Ausschreibungen bei Neubauten 50 8.5.3 Zusammenfassung der Nutzungspotenziale Potenzial zur stofflichen Nutzung besteht für diejenigen Rohstoffe, die momentan der thermischen Ver- wertung zugeführt werden. Insbesondere Sperrmüll und Gewerbeabfälle werden in Baden-Württemberg zu einem Großteil thermisch verwertet und könnten möglicherweise zumindest in Teilen anderweitig genutzt werden. Die stoffliche Nutzung setzt jedoch eine sortenreine Sammlung und/oder gute Trennverfahren voraus. Hier entwickelt sich der Stand der Technik kontinuierlich weiter, und er kann in Zukunft, auch durch die Nutzung neuer digitaler Möglichkeiten (auch KI), voraussichtlich ökonomisch und ökologisch kompetiti- ve Lösungen bereitstellen. Auf dem derzeitigen Stand der Technik können Beteiligungs- und Qualitätssiche- rungsmaßnahmen zur Abfalltrennung und Fraktionierung bereits einen wichtigen Beitrag leisten, ebenso wie Maßnahmen zur Förderung von Ecodesign-Lösungen in Unternehmen. Die lokale Aufbereitung und Verwertung am Ort der Abfallentstehung und auf Kläranlagen zu (sekundären) Rohstoffen oder Pflanzenkohle 59 , Zwischenprodukten und gänzlich neuen Produkten in sogenannten Rest- stoff-Bioraffinerien wird im Zuge der nachhaltigen bioökonomischen Transformation zunehmen. Die TRK ist diesbezüglich mit Forschung, Entwicklung, Demonstrationsanlagen und politischem Rückhalt gut aufgestellt. Zu Bioraffinerieansätzen zählen beispielsweise Insektenzucht auf biogenen Reststoffen mit anschließender Gewinnung von Proteinen, Fetten, Ölen und Biokunststoffen oder die Gewinnung von Fasern, Feinchemika- lien und aufgereinigten Düngerfraktionen aus Biomüll. Für einen neuen systemischen Ansatz steht auch der bioliq®-Prozess 60 mit dezentraler Schnellpyrolyse und zentraler Veredelung. Dabei dient die lokale Aufbereitung dazu, die biogenen Reststoffe, die durch ihren geringen ökonomischen Wert und zur ökologischen Bewahrung nicht weit zu transportieren sind, in eine höherwertige, energiereiche Öl-Feststoff-Mischung umzuwandeln. Dieses sogenannte Biosyncrude ist von der Handhabung und Wirtschaftlichkeit günstiger zu transportieren und kann zentral der Kraftstoffher- stellung zugeführt werden. Die Nutzung von CO 2 als Kohlenstoffquelle für (bio-)technologische Verfahren zur Produktion von Wertstof- fen wird eine weiter zunehmende Rolle spielen. So kann CO 2 als Ausgangsstoff für die Produktion von Kohlen- wasserstoffen, auch Treibstoffen, eingesetzt werden. Das Projekt reFuels 61 ist hierfür ein regionales Beispiel für ein technisches Verfahren zur Produktion von Treibstoffen aus CO 2 . Die Verfügbarkeit von klimaneutra- ler, elektrischer Energie und damit die intelligente Anbindung solcher Produktionsverfahren zum einen an Verfahren mit Energieüberschuss und zum anderen an CO 2 -Emissionsquellen, die nicht vermeidbar sind, werden dabei Kriterien für die Wirtschaftlichkeit von CO 2 -Recycling sein 62 . Im Rahmen der laufenden Transformationsprozesse, Energiewende und Defossilisierung, Effizienz, Suffizienz- und Konsistenzbestrebungen ergeben sich vielfältige Chancen zum Ausbau einer nachhaltigen Bioökonomie in der Region. 59) www.biochar-industry.com 60) www.bioliq.de/55.php 61) www.refuels.de/index.php 62) Machbarkeitsstudie im Themenfeld Carbon Economy: Modulare Abgas-Raffinerie mit biologischen und hybriden Technologien mit Schwerpunkt auf C02-Recycling aus CO 2 -Punktquellen 51 52 9. Roadmap der Bioökonomiestrategie RE²source Die nachstehende Aufstellung liefert eine Zusammenfassung und Übersicht über die im Rahmen der Stra- tegieentwicklung ausgewählten Strategieelemente und den ihnen zugeordneten, erarbeiteten Zielen, Hand- lungsfeldern und Maßnahmen. 9.1 Strategieelemente Im Strategieprozess wurden insgesamt 6, für die Bioökonomie in der TRK relevante Strategieelemente er- arbeitet. Diese setzen sich zusammen aus 3 für den Bioökonomisierungsprozess spezifischen Strategiefeldern: 1) Forschung und Entwicklung, 2) Infrastruktur und 3) Bildung, sowie 3 Feldern, die ein Fundament für das Agieren der TechnologieRegion Karlsruhe bilden und sich aus der Gesamtstrategie der TRK herleiten: 4) Wirtschaftsstandort, 5) Selbstverständnis als Region und 6) Lebensqualität. Die Strategieelemente sind in Abbildung 7 dargestellt. F o r s c h u n g & E n t w i c k l u n g I n f r a s t r u k t u r B i l d u n g W i r t s c h a f t s s t a n d o r t L e b e n s q u a l i t ä t R e g i o n a l e s S e l b s t v e r s t ä n d n i s Abbildung 7 Strategieelemente der Bioökonomiestrategie der TechnologieRegion Karlsruhe 53 9.2­Übersicht:­Handlungsfelder,­Ziele­und­Maßnahmen Die Ziele, Handlungsfelder und Maßnahmen wurden von den beteiligten Akteuren in einem partizipativen Prozess mit zwei gemeinsamen Workshops und im Zusammenhang mit den durchgeführten Interviews ein- gebracht. Ebenfalls gemeinsam mit den beteiligten Akteuren erfolgt die fortlaufende Abstimmung zur Priorisierung und sukzessiven Umsetzung der vorgesehenen Maßnahmen. Die Roadmap enthält Maßnahmen, die unmittelbar von der TRK GmbH umgesetzt werden und solche, die möglichst von anderen Akteuren aus der Region federführend voranzutreiben sind. Bei den Zweitgenannten hat die TRK GmbH eine unter stützende Rolle inne. Tabelle 8 erläutert den Aufbau und die Darstellungsweise der Übersicht, auf die Maßnahmenbeschreibung wurde in der Darstellung für eine bessere Übersichtlichkeit verzichtet. Tabelle 8: Erläuterungen zum Aufbau der Übersichtstabelle HandlungsfelderZieleMaßnahmen Übergreifende Handlungsfelder, die sich aus den Zielen und Maßnahmen zur Zielerreichung ergeben Ziele, die jeweils im Rahmen der Strategieworkshops und Interviews erarbeitet wurden Maßnahmen, die in den Work- shops und bilateralen Aus- tauschen entwickelt wurden 9.3 ­Maßnahmen Um die Bioökonomisierung auf der regionalen Ebene frühzeitig systematisch anzugehen, wurden bereits parallel zum Strategieentwicklungsprozess Initialmaßnahmen angestoßen. Maßnahmen die bereits ange- stoßen oder umgesetzt wurden, sind nachstehend aufgeführt. • Öffentliche Vorstellung der Bioökonomiestrategie, Ergebnisse und regionaler Beispiele am 22. April 2024 sowie bei weiteren Intermediären und in den TRK-Gremien. • Workshops mit kommunalen Unternehmen zur Optimierung der Biomasse-Verwertung innerhalb der Region am 18. Juli 2024 und 13. September 2024. • Informationsveranstaltungen und Anlagenbegehungen zu technischen Ausbaupotenzialen von bestehen- den Abwasser- oder Abfallbehandlungsanlagen am 24. April 2024 und 02. Juli 2024. • Besuche von innovativen und bedeutsamen Bioökonomie-Unternehmen in der TRK im Herbst 2024. • Veranstaltung mit internationalen Fachkräften zur Bioökonomie im Herbst 2024. 54 Strategieelement: Forschung und EntwicklungAls forschungsstarke Region verfolgt die TRK das Ziel , auf hohem internationalen Niveau Bioökonomie-Forschung und Entwicklung von der Grundlagenforschung bis zur Demonstrationsreife zu betreiben, die auf Nachhaltigkeit (wirtschaftlich, ökologisch, sozial) ausgerichtet ist. Zugleich will die TRK damit national und international einen hohen Bekanntheitsgrad und eine hohe Sichtbarkeit als Standort für hervorragende Bioökonomie-FuE und als Vorreiter bei der Entwicklung von Bioökonomie-Technologien erreichen.Handlungsfelder Ziele Maßnahmen Stärkung der FuE-Kooperation in der TRK Förderung der FuE-Kooperationen für mehr Demonstratoren und Pilot projekte mit TRL 6+ Matchmaking-Events für Kooperationen (Suche-Biete „FuE-Leistung & Rohstoff/Reststoff“-Brainstorming)Transparente Darstellung von Akteuren für bilaterale Ansprachen zu FuE Anbahnung Bioöko nomie-Demonstrator zur Produktentwicklung und Reststromvalorisierung als Leuchtturm Unterstützung der Fördermittelakquise Hinweise und Unterstützung zu Förder- und Finanzierungsoptionen für Bioöko nomie -FuE Ansprache von Unternehmen und Risikokapitalgebern als Bioöko nomie -Investoren Vernetzung mit Intermediären und Multi plikatoren Vernetzung mit Clustern, Kompetenzträgern und bioöko - nomierelevanten Technologien Organisation von Cross-Cluster-Veranstaltungen für FuE-Anbahnung in neuen Geschäftsfeldern (IT, Maschinenbau, Leichtbau, Formteilfertigung, ...)Dialoge mit TRK-Clustern für Kooperation zu Bioöko nomie -Wert schöpfungspotenzialen Vernetzung mit Industrieverbänden und kommu nalen Unternehmen Erfahrungsaustausch zu Stand der Technik, Integration von Lösungen und FuE-Bedarfen mit IndustrieAnsprache von BranchenvertreterInnen zur Vorstellung der regionalen Kompetenzen Sichtbarkeit des Bioöko nomie- Ökosystems Außendarstellung und Vermarktung der FuE- Leistungen international stärken Ausrichtung von relevanten überregionalen Bioöko nomie -Fachver anstaltungen in der TRK Darstellung der Bioöko nomie -Kompetenzen über Plattformen und Datenbanken Darstellung des Bioöko nomie - Öko systems und Ver marktung der Akteure Teilnahme an nationalen und internationalen Auftritten, Messen, Kongressen und KonferenzenBerichterstattung in regionalen und nationalen Medien Exzellenz in FuE für biobasierte­Rohstoffe­und CO 2 in Produkten Europäische und inter nationale Exzellenz-Integration der FuE fördern Unterstützung von Projektanträgen und Konsortialteil nahmen aus der TRK auf Bundes- und EU-Ebene Vernetzung von regionalen FuE-Akteuren mit Exzellenz-Initiativen der BioökonomieUnterstützung der TRK Bioöko nomie -Initiative in Industrie, Wissenschaft und Politik durch Führungspersönlichkeiten 55 Strategieelement: InfrastrukturZiel ist es, die infrastrukturellen Voraussetzungen zu schaffen, damit die TRK eine Vorreiterrolle bei bei der Bioökonomie als Wirtschafts- und FuE-Standort einnehmen kann. Dies erfordert exzellente Forschungsinfrastrukturen von der Grundlagenforschung bis zur Demonstration, die Bereitstellung der Rohstoffe in hoher Qualität (Biomasse, biogene Rest - stoffe, CO 2 , H 2 ) und Energie auf effiziente Weise („Region der kurzen Wege“, Digitalisierung) und moderne industrielle Produktionsanlagen zur Umwandlung in Produkte. Handlungsfelder Ziele Maßnahmen FuE-Infrastruktur Schaffung von Institutionen für das TRK Bioökonomie -Innovationssystem Schaffung eines Bioökonomie -Hub als Innovations- und Kompetenzzentrum mit Accelerator-Programm und Technikum/Test-Labor für Erprobung und Skalierung von Entwicklungen in der TRK Nutzung von bestehenden Pilot-Infrastrukturen Förderung des Zugangs zu Multi-Purpose-Demo-Anlagen für TRK-Unternehmen & FuE-AkteureMatchmaking für FuE-Kooperationsanbahnung von Pilot anlagen-Betreibern und TRK-Unternehmen Infrastruktur zur Reststoff-Verwertung Erhöhung der regionalen Deckung der Biomasse-Verarbeitungs- Kapazitäten Sensibilisierung der lokalen politischen Gremien für die Berücksichtigung der Regionalität und Umwelt- Auswirkungen bei Ausschreibungen (Nachhaltige Beschaffung und Beauftragung) Workshop zur Abstimmung kommunaler Betriebe zu Bedarfen und Kapazitäten zur Verarbeitung von biogenen Reststoffen und Schnittstellen zu CO 2 -Punktquellen & Bedarfen der Industrie Verbesserung der Reststoff-Verwertungs qualität Steigerung der Stoffstromreinheit bei den Sammlungen durch QualitätsmanagementsystemeInformationsveranstaltung zu Verwertungspotenzialen bestehender und neuer Bioheizkraftwerke (BHKW), Bioabfallverwertungsanlagen (BAVA) & Klärwerke (Innovative Wege zur zukünftigen Bioraffinerie)Prüfung interner & interkommunaler Potenziale für den Ausbau der Nutzung von Grünschnitt-Fraktionen (bspw. modulare Lösungen oder gemeinsame BAVA)Aufrüstung der kommunalen Ver- und Entsorgeranlagen für effizientere und höherwertige Bioökonomie - Prozesse (Kaskadennutzung) und Reduzierung der CO 2 -Bilanz (z. B. BHKW für Kläranlagen) Benchmarking der kommunalen Entsorgungsprozesse Erfassung des Ausbaustandards und möglicher Aufrüstungen von Kläranlagen zum BenchmarkingWorkshop zur Erfassung des Status Quo und Vereinheitlichungspotenz. der Abfallwirtschaftskonzepte Infrastruktur zur Rohstoff-Versorgung Berücksichtigung von Bioökonomie in der regionalen Infrastrukturplanung Benennung von Bioökonomie -Belangen bspw. beim H 2 -Ausbau, mögl. CO 2 -Pipelines & Speicherpotenzialen von Energie bspw. durch Klärgas/Biogas-Pufferspeicher-Anlagen und im Netz Förderung Ausbau zur Anschlussversorgung mit ausreichend erneuerbarer Energie für BioökonomieprozesseBenennung von Bioökonomie -Belangen bezüglich Aufkommen, Logistik und Lagerung (Silos, Tanks, Flächen, etc.) saisonaler Biomasse (Roh- und Reststoff) sowie Anlagen- und Gewerbeflächenbedarfen für bioökono - mische Produktionsprozesse in der TRK, bspw. in der Raumordnung Dateninfrastuktur Steigerung von Transparenz des bio- basierten Rohstoff aufkommens Anbahnung eines FuE-Projektes für KI-Assistenz zur Verwertungsplanung von kommunalen RessourcenSystematische Datenbankauswertung von Unternehmen einzelner Branchen und Weiterführung der qualitativen Erhebung von Reststoff-Angeboten großer Umsetzer biogener Stoffströme Strategieelement: Forschung und EntwicklungAls forschungsstarke Region verfolgt die TRK das Ziel , auf hohem internationalen Niveau Bioökonomie-Forschung und Entwicklung von der Grundlagenforschung bis zur Demonstrationsreife zu betreiben, die auf Nachhaltigkeit (wirtschaftlich, ökologisch, sozial) ausgerichtet ist. Zugleich will die TRK damit national und international einen hohen Bekanntheitsgrad und eine hohe Sichtbarkeit als Standort für hervorragende Bioökonomie-FuE und als Vorreiter bei der Entwicklung von Bioökonomie-Technologien erreichen.Handlungsfelder Ziele Maßnahmen Stärkung der FuE-Kooperation in der TRK Förderung der FuE-Kooperationen für mehr Demonstratoren und Pilot projekte mit TRL 6+ Matchmaking-Events für Kooperationen (Suche-Biete „FuE-Leistung & Rohstoff/Reststoff“-Brainstorming)Transparente Darstellung von Akteuren für bilaterale Ansprachen zu FuE Anbahnung Bioöko nomie-Demonstrator zur Produktentwicklung und Reststromvalorisierung als Leuchtturm Unterstützung der Fördermittelakquise Hinweise und Unterstützung zu Förder- und Finanzierungsoptionen für Bioöko nomie -FuE Ansprache von Unternehmen und Risikokapitalgebern als Bioöko nomie -Investoren Vernetzung mit Intermediären und Multi plikatoren Vernetzung mit Clustern, Kompetenzträgern und bioöko - nomierelevanten Technologien Organisation von Cross-Cluster-Veranstaltungen für FuE-Anbahnung in neuen Geschäftsfeldern (IT, Maschinenbau, Leichtbau, Formteilfertigung, ...)Dialoge mit TRK-Clustern für Kooperation zu Bioöko nomie -Wert schöpfungspotenzialen Vernetzung mit Industrieverbänden und kommu nalen Unternehmen Erfahrungsaustausch zu Stand der Technik, Integration von Lösungen und FuE-Bedarfen mit IndustrieAnsprache von BranchenvertreterInnen zur Vorstellung der regionalen Kompetenzen Sichtbarkeit des Bioöko nomie- Ökosystems Außendarstellung und Vermarktung der FuE- Leistungen international stärken Ausrichtung von relevanten überregionalen Bioöko nomie -Fachver anstaltungen in der TRK Darstellung der Bioöko nomie -Kompetenzen über Plattformen und Datenbanken Darstellung des Bioöko nomie - Öko systems und Ver marktung der Akteure Teilnahme an nationalen und internationalen Auftritten, Messen, Kongressen und KonferenzenBerichterstattung in regionalen und nationalen Medien Exzellenz in FuE für biobasierte­Rohstoffe­und CO 2 in Produkten Europäische und inter nationale Exzellenz-Integration der FuE fördern Unterstützung von Projektanträgen und Konsortialteil nahmen aus der TRK auf Bundes- und EU-Ebene Vernetzung von regionalen FuE-Akteuren mit Exzellenz-Initiativen der BioökonomieUnterstützung der TRK Bioöko nomie -Initiative in Industrie, Wissenschaft und Politik durch Führungspersönlichkeiten 56 Strategieelement: BildungDas Konzept der Bioökonomie ist außerhalb von Fachkreisen weitgehend unbekannt. Ziel des Strategieelements Bildung ist es daher, für alle gesellschaftlichen Gruppen Bio - ökonomie-Bildungsmaßnahmen zu schaffen, die dem jeweiligen Bildungsniveau und Informationsbedarf entsprechen. Darüber hinaus benötigt die Bioökonomie für die wissens - intensive Entwicklung und Verbreitung von innovativen Produkten und Prozessen spezialisierte Fachkräfte. Handlungsfelder Ziele Maßnahmen Akademische Aus-bildung von Bioöko - nomie-Fachkräften Förderung der akademischen Aus- und Weiterbildung zur Bioökonomie Übersicht bioökonomierelevanter Lehrangebote an den HochschulenSchaffung einer hochschulübergreifendenden Bioökonomie -Veranstaltung Angebot für Betriebsbesichtigungen und Begehungen / Exkursionen & die Zusammen arbeit für Abschlussarbeiten (Service/Übersicht) insbesondere Entsorgungswirtschaft Sensibilisierung von Fachrichtungen für bioökonomie relevante Thematiken Vorstellung von Bioökonomie-Schnittstellen und Anwendungsfällen bei Studiengängen im Bereich IT, Ingenieur wesen, etc. Förderung der Aufmerksamkeit für Bioökonomie in Schulen Informationsangebote für Schüler (Betriebsbesichtigungen, Exkursionen, Infostände)Kooperation mit den 4 Biotechnologie-Gymnasien in der TRK: Bruchsal, Ettlingen, Karlsruhe, Rastatt Berufliche­Ausbildung­ von Bioökonomie-Fachkräften Förderung der beruflichen Aus- und Weiterbildung zur Bioökonomie Initiative zur Sensibilisierung für Bioökonomie produkte & Information im Handwerk und Ausbildung (Berufsbildungs-Workshops, Betriebsbesichtigungen, Informationsveranstaltung zu Produkten u.a.)Entwicklung von Weiterbildungsangeboten zur Bioökonomie mit Betrieben & Kammern (Prozesse, Produkte, Standards, Produktdesign) Akquise & Halten von Bioökonomie-Fach - kräften in der TRK Akquise und Bindung von ausreichend Fachkräften in bioökonomie relevanten Berufen und Branchen Internationale Fachkraftakquise für die Bioökonomie über das Welcome Center TRK durch internationale Bewerbung des Arbeitsmarktpotenzials Ansprache internationaler Fachkräfte mit Veranstaltungen zur Bioökonomie mit dem Welcome Center der TRK Bindung von internationalen Fachkräften in bioökonomie relevanten Bereichen über Bioökonomie-Partner Allgemeinbildung Anschauliche Vermittlung von Bioökonomie -Themen Informationsveranstaltungen: Was ist Bioökonomie? (bspw. Volkshochschulen, KIT im Rathaus, KIT Science Week, Museen, Wanderausstellung, öffentlicher Infoabend)Exkursionen in Betriebe, zu Klär- und Kompostieranlagen, AbfallverwertungVerbraucherbildung zu Müllsortierung, Wirkung biobasierter Produkte und Konsumverhalten 57 Strategieelement: WirtschaftsstandortFür die Entwicklung des Wirtschaftsstandortes ist es das Ziel , in der TRK eine Bioökonomie-Kreislaufwirtschaft anhand von Beispielen erfolgreich umzusetzen. Hierdurch erzielen die Unternehmen in der Region nachhaltige Wertschöpfung mit innovativen Produkten und Prozessen. Zudem wird die Verfügbarkeit von und die Nachfrage nach Bioökonomie - produkten in der TRK erhöht. Dies erfordert eine enge Abstimmung und Kooperation zwischen Akteuren der Wirtschaft, der Wissenschaft und den Kommunen.Handlungsfelder Ziele Maßnahmen Standortentwicklung Enge Abstimmung und Partnerschaft zwischen Wirtschaft, Wissenschaft und Kommunen Vorstellung der Analysen und Bioökonomie strategie in den Gremien der Stakeholdergruppen Etablierung eines TRK-Beirates zur Entwicklung und strategischen Abstimmung der Bioökonomie aktivitäten Gezielte grenzüberschreitende Vernetzung von Akteuren der Bioökonomie und Aktivitäten in der TRK Standortmarketing Verbesserung der Zugänglichkeit und Sichtbarkeit zu regionalen Bioökonomie kompetenzen Mapping und Sichtbarmachung der Akteure und Kompetenzen der Region und Möglichkeit zur Ansprache (u .a. Innogator-Plattform, Newsletter-Beiträge, Bioökonomie -Mailing, Social Media, TRK-ExpertInnen-Netz ) Präsentationsformate für Bioökonomie akteure schaffen (u.a. Unternehmensbesuche, Messeauftritte) Profilbildung und Außendarstellung der TRK-Bioökonomie ( Bioökonomie -Foliensatz, Flyer, Info-Webseite) Förderung nachhaltiger Unternehmen Förderung der Ansiedlung und Gründung von Bioökonomie - unternehmen Zielgerichtet Gründungsberatung an Bioökonomie -Fachkräfte herantragen (bspw. über ein Gründerzentrum ) Umfrage zur Erhebung von Bioökonomie-Neugründungen und HerausforderungenSensibilisierungsveranstaltung für das Geschäftsfeld „Digitale Lösungen für die Bioökonomie “ Durchführen von Pitches und Investoren-Matchmaking-Formaten Förderung von guter Praxis und hochwertigen Benchmarks Workshop zu Bioökonomie potenzialen in der Verwertungsoptimierung mit gewerblichen Entsorgern Informations- und Austauschabende zu rechtliche Vorgaben und Best Practices für die Einbindung der Bio - ökonomie in Nachhaltigkeitsberichterstattung u. Verwendung von biobasiertem Roh- & Recycling-Material Förderung der zirkulären Bioökonomie Sichtbarkeit regionaler Kreislauf- führungspotenziale mit Bioökonomie erhöhen Hinweise auf bioökonomische Produkte und Bezugsquellen aus der RegionBereitstellung von Informationen für biobasierte Beschaffung in Unternehmen & Kommunen Optimierung der regionalen Stoffströme im Sinne der Bioökonomie Analyse der wichtigsten regionalen Stoffströme & Verwertungspotenziale in WertschöpfungskettenMatchmaking von Roh- & Reststoff- Angebot und Nachfrage kommunaler Ver- und EntsorgerSchaffung einer Übersicht zu Reststoffen & Bezugspunkten in der TRK 58 Strategieelement: Regionales SelbstverständnisZiel ist es, Bioökonomie im Selbstverständnis der Region zu verankern und dieses Selbstverständnis der Region auch aktiv nach außen zu vermitteln. Handlungsfelder Ziele Maßnahmen Wahrnehmung als Bioökonomie - Kompetenzstandort Unterstützung der Bioökonomie - initiativen in der TRK ausbauen durch Informationen und Botschafter Berichterstattung fördern durch Vermittlung von Kontakten zu Medien in der RegionVorstellung der Bioökonomieregion mit regionalen Botschaftern und BeispielenInformationsabende zur Bioökonomie mit lokalen und regionalen PolitikvertreterInnen Vermittlung von Auftritten innovativer Bioökonomie -Akteure in regionalen Industrie- und Fachkreisen Wertschätzung von Reststoffen Reststoffe werden stärker als Ressourcen mit Wert angesehen Initiative / Hackathon zur Steigerung von Reststoff-Werten durch Bioökonomie lösungen Informationsbereitstellung zur Vermeidung von Lebensmittelverschwendung Strategieelement: LebensqualitätZiel ist es, das Potenzial der Bioökonomie zu nutzen und eine nachhaltige urbane Kreislaufwirtschaft zu etablieren, um zur eigenen Lebensqualität und der Lebensqualität künftiger Generationen beizutragen.Handlungsfelder Ziele Maßnahmen Konsumverhalten Bioökonomieprodukte sichtbar und mit regionalen Partnern erfahrbar machen Kampagne zur Sichtbarmachung von Bioökonomiepotenzialen mit Vorbild-Kampagne o. Infopostern zu Life-Cycle-Cost-Daten von biobasierten Produktalternativen, Abfall-Wert-KampagneBioökonomieprodukte und Maßnahmen platzieren über Events und SportvereineBewerbung von Restverwertungs- und Zweitnutzungsformaten Umweltfreundliche Stadtplanung und Nutzung von natur - basierten Lösungen Berücksichtigung und Sicht bar - machung von Bioökonomie lösungen für die Raumplanung Modellprojekt zum Einsatz von Bioökonomie für die Rückführung von von Abwasser / Grauwasser in blaue und grüne urbane InfrastrukturAusweitung der Grünflächen und Gewässerökosysteme durch Entsiegelungsmaßnahmen Umweltmonitoring mit Bioökonomie Citizen Science Projekt zu Umwelt-Leistungen der BioökonomieAnbahnung Modellprojekt für biotechnische Umweltmonitoring-Verfahren im Abwasser 59 10. Ausblick Mit der Erarbeitung der Bioökonomiestrategie für die TechnologieRegion Karlsruhe „RE²source“ wurde eine Grundlage für das weitere Vorgehen im Bioökonomisierungsprozess der regionalen Wirtschaftsweise ge- schaffen. Die durchgeführten Analysen schaffen die Voraussetzung für die Einschätzung der regionalen Positionierung, bestehenden Kompetenzen und nutzbaren Ressourcen. Auf Basis der Untersuchungen konnten regionalspezifische Schwerpunkte und Potenziale identifiziert werden, die es im weiteren Vorgehen gemeinsam mit den Akteuren zu erschließen gilt. Ein großer Mehrwert der Strategieentwicklung ist die Identifizierung und die Aktivierung der relevanten kommunalen, industriellen und wissenschaftlichen Akteure. Der Stellenwert für das Thema Bioökonomie bei den Akteuren konnte durch den intensiven Austausch und Arbeitsprozess erhöht werden. Die Förderung für das Bewusstsein der strategischen Bedeutung und die Synergien von Bioökonomie und weiteren Bereichen in der TRK stellen einen Fortschritt dar. Auf operationaler Ebene ist vor allem die Sichtbarmachung und Konkretisierung von Umsetzungspotenzialen für die beteiligten Akteure ein wichtiger Meilenstein für die weitere Bioökonomisierung. Im Strategiedialog mit über 60 relevanten Akteuren aus Kommunen, Wirtschaft und Wissenschaft wurden sechs Strategieelemente für den Bioökonomisierungsprozess identifiziert. Für jedes Strategieelement wur- den konkrete Handlungsfelder, Ziele und ein Maßnahmenpool festgelegt. Die Strategieumsetzung startet 2024 mit folgenden Maßnahmen, die als Voraussetzungen gesehen werden, um das Thema Bioökonomie in der Region zu festigen und um infrastrukturelle Vorhaben anzustoßen: • Öffentliche Vorstellung der Bioökonomiestrategie, Ergebnisse und regionaler Beispiele am 22. April 2024 sowie bei weiteren Intermediären und in den TRK-Gremien. • Workshop mit kommunalen Unternehmen zur Optimierung der Biomasse-Verwertungskontingente innerhalb der Region am 18. Juli 2024 und 13. September 2024. • Informationsveranstaltung zu technischen Ausbaupotenzialen von bestehenden Abwasser- oder Abfall- behandlungsanlagen am 24. April 2024 und 02. Juli 2024. • Besuche von innovativen und bedeutsamen Bioökonomie-Unternehmen in der TRK im Herbst 2024. • Veranstaltung mit internationalen Fachkräften zur Bioökonomie im Herbst 2024. Die mit den Akteuren entwickelte Handlungsoptionen und damit verbundenen Herausforderungen sind für die erfolgreiche Umsetzung der vorgesehenen Maßnahmen wegweisend. Die gute Resonanz bei den Strategieworkshops und Interviews zeigen ein grundsätzliches Interesse und Bereitschaft für die Bioöko- nomisierung in der TRK. Insbesondere in den bilateralen Gesprächen hat sich herauskristallisiert, welche Voraussetzungen, Bereitschaft und konkrete Planungen für die Bioökonomisierung auf der kommunalen Ebene in der gesamten Region vorhanden sind und durch welche Stellschrauben diese aktiv unterstützt werden können. Es kann festgestellt werden, dass sich im Rahmen des Strategieentwicklungsprozesses eine schlagkräftige Bioökonomiecommunity im Bereich der Reststoffverwertung gebildet hat, die das bisherige Netzwerk zur Erzeugung, Verarbeitung und Nutzung von pflanzenbasierten Fasern sehr gut ergänzt. 60 Literaturverzeichnis Buller, Jens; Daschner, Robert; Grimm, Lena; Hofer, Michael; Hüsing, Bärbel; Krayer, Julia et al. (2023): Zirkuläre Bioökonomie für Deutschland. Eine Roadmap der Fraunhofer-Gesellschaft zur Umsetzung der Bioökonomie in Deutschland. Fraunhofer- Gesellschaft für Angewandte Forschung e.V. München. Online verfügbar unter www.fraunhofer.de/content/ dam/zv/de/forschung/FSF/biooekonomie/Zirkulaere-Bio- oekonomie-fuer-Deutschland.pdf. Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); Bun- desministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) (Hg.) (2020): Nationale Bioökonomiestrategie. Berlin. Deutscher Städtetag (2021): Urbane Landwirtschaft. Positions- papier. Hg. v. Deutscher Städtetag. Berlin, Köln. Online ver- fügbar unter www.staedtetag.de/files/dst/docs/Publikatio- nen/Positionspapiere/2021 posi tions papier-urbane -landwirtschaft-2021.pdf. European Commission; Directorate-General for Research and Innovation; Graaf, I.; Papadimitriou, A.; Peijl, S.; Cuartas-Acosta, A. et al. (2022): Promoting education, training and skills across the bioeconomy – Policy brief. Luxembourg: Publications Office of the European Union. European Commission. Directorate General for Research and Innovation. (2018): A sustainable bioeconomy for Europe: strengthening the connection between economy, society and the environment: updated bioeconomy strategy. Publications Office of the European Union. Luxembourg. Feldmann, Falko; Bloem, Elke; Dirksmeyer, Walter; Golla, Burkhard; Greef, Jörg Michael; Piorr, Annette et al. (2023a): Definition gebräuchlicher Begriffe der urbanen Landwirtschaft und englischer Entsprechungen. In: Journal für Kulturpflanzen 75 (1-2), S. 2–8. DOI: 10.5073/JfK.2023.01-02.02. Feldmann, Falko; Piorr, Annette; Vogler, Ute (2023b): Die Formen der urbanen Landwirtschaft in Deutschland. In: Journal für Kulturpflanzen 75 (1-2), S. 9–36. DOI: 10.5073/JfK.2023.01-02.03. Grande, S.; Malmer, T.; Andersdotter, C. (2018): Workshop on good practices on increased accessibility of research/innova- tion infrastructure to industry for testing, demonstration and co-creation: test beds as drivers for EU growth and innovation: 30 November – 1 December 2017, Gothenburg, Sweden. EUR 29177 EN. Publications Office of the European Union. Luxembourg. Holländer, Robert; Stumpf, Lukas; Lautenschläger, Sabine; Interwies, Eduard; Görlitz, Stefan; Pielow, Christian (2020): Chancen und Herausforderungen der Verknüpfungen der Sys- teme in der Wasserwirtschaft (Wasser 4.0). Umweltbundesamt. Dessau-Roßlau (Texte 29/2020). Online verfügbar unter www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/ publikationen/2020-02-05_texte_29-2020_systemverknuepfung -wasserwirtschaft.pdf. Hüsing, Bärbel; Aichinger, Heike; Moll, Cornelius; Marscheider- Weidemann, Frank; Wietschel, Martin; Schmoch, Ulrich (2021): Technologie- und Marktstudie: Übersicht über Technologien zur bioinspirierten CO 2 -Fixierung und -Nutzung sowie der Akteure in Baden-Württemberg. Forschungsbericht BWPLUS. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI. Karlsruhe. Krassowski, M.; Das, V.; Sahu, S. K.; Misra, B. B. (2020): State of the Field in Multi-Omics Research: From Computational Needs to Data Mining and Sharing. In: Frontiers in Genetics 11. DOI: 10.3389/fgene.2020.610798. Magrí, A.; Carreras-Sempere, M.; Biel, C.; Colprim, J. (2020): Recovery of phosphorus from waste water profiting from biological nitrogen treatment: Upstream, concomitant or downstream precipitation alternatives. In: Agronomy 10 (7). DOI: 10.3390/agronomy10071039. Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; Minis- terium für ländlichen Raum und Verbraucherschutz (2019): Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie Baden-Württem- berg. Hg. v. Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirt- schaft und Ministerium für ländlichen Raum und Verbraucher- schutz. Stuttgart. OECD (2020): The Circular Economy in Cities and Regions. Synthesis Report. OECD Urban Studies. OECD Publishing. Paris. OECD (2021): The OECD Inventory of Circular Economy indi- cators. OECD Publishing. Paris. Philp, James (2020): Digitalisation in the bioeconomy: Conver- gence for the bio-based industries. In: OECD (Hg.): The digital- isation of science, technology and innovation. Key develop- ments and policies. Paris: OECD Publishing. Rennings, Michael; Burgsmüller, Anna Pina Farina; Bröring, Stefanie (2023): Convergence towards a digitalized bio- economy – Exploring cross-industry merger and acquisition activities between the bioeconomy and the digital economy. In: Bus Strat Dev 6 (1), S. 53–74. DOI: 10.1002/bsd2.223. Sobotka, D.; Śniatała, B.; Mąkinia, J. (2023): Technologies for Nutrient Recovery from Municipal Wastewater (Advances in Science, Technology and Innovation). Online verfügbar unter www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0- 85152031282&doi=10.1007%2f978-3-031-18165-8_12&partne- rID=40&md5=2049a6d434437fbbc0fe36396e308961. Tezyapar Kara, I.; Kremser, K.; Wagland, S. T.; Coulon, F. (2023): Bioleaching metal-bearing wastes and by-products for resource recovery: a review. In: Environ Chem Lett 21 (6), S. 3329–3350. DOI: 10.1007/s10311-023-01611-4. VCI; VDI (2023): Chemistry4Climate. Wie die Transformation der Chemie gelingen kann. Verband der Chemischen Indust- rie e.V.; Verein Deutscher Ingenieure e.V. Frankfurt/M., Düssel- dorf. Vogt, Regine; Harju, Noora; Auberger, Andreas; Bulach, Win- fried; Merz, Cornelia; Dehoust, Günter et al. (2023): Er mittlung der Klimaschutzpotentiale in der Kreislaufwirtschaft für Deutschland und die EU. Teilbericht Deutschland. Umwelt- bundesamt. Dessau-Roßlau. Online verfügbar unter www. umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/11740/ publikationen/2023-06-07_texte_83_2023_klimkreis_teilbericht_ deutschland.pdf. Yang, Nan-Hua Nadja; Yang, Aidong (2022): Urban bioeconomy: Uncovering its components, impacts and the Urban Bio-Sym- biosis. In: Cleaner Production Letters 3, S. 100015. DOI: 10.1016/j. clpl.2022.100015. Impressum Herausgeber TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Emmy-Noether-Straße 11 | 76131 Karlsruhe Deutschland info@trk.de trk.de/kernkompetenzen/biooekonomie Stand: Juli 2024 Grafik und Umsetzung Michael Lober, werberei Karlsruhe Druck wir-machen-druck GmbH, Backnang In Zusammenarbeit mit Die Strategieentwicklung wurde gefördert durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, im Rahmen der Landesstrategie nachhaltige Bioökonomie, finanziert aus Mitteln, die der Landtag Baden-Württemberg beschlossen hat. www.trk.de/biooekonomie Die Strategieentwicklung wurde gefördert durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, im Rahmen der Landesstrategie nachhaltige Bioökonomie, finanziert aus Mitteln, die der Landtag Baden-Württemberg beschlossen hat. TechnologieRegion Karlsruhe GmbH Emmy-Noether-Straße 11 | 76131 Karlsruhe Telefon: +49 721 40244-712 info@trk.de | www.trk.de Folgen Sie uns auf in oder abonnieren unseren Newsletter unter trk.de Dr. Petra Jung-Erceg Koordinatorin Strategieentwicklung petra.jung-erceg@trk.de Tel.: +49 721 40244-715 Lenz Sulzer Projektmanager Bioökonomie lenz.sulzer@trk.de Tel.: +49 721 40241-728

Niederschrift 3. Sitzung Haupt- und Finanzausschuss 5. November 2024, 16:30 Uhr öffentlich Bürgersaal, Rathaus Marktplatz Vorsitz: Erste Bürgermeisterin Gabriele Luczak-Schwarz Punkt 7 der Tagesordnung: Berichterstattung TechnologieRegion Karlsruhe Vorlage: 2024/1142 Beschluss: Der Haupt- und Finanzausschuss nimmt den Sachstandsbericht aus der TechnologieRegion Karlsruhe GmbH zur Kenntnis. Abstimmungsergebnis: Keine Abstimmung Die Vorsitzende ruft Tagesordnungspunkt 7 zur Behandlung auf. Herr Ehlgötz (Geschäftsführer TRK) erläutert anhand einer Powerpoint-Präsentation den Sachstandsbericht der TechnologieRegion Karlsruhe. Stadtrat Müller (CDU) bittet darum, dem Gemeinderat die Präsentation zur Verfügung zu stellen. Die Vorsitzende sagt dies zu. Es werde regelmäßig im Haupt- und Finanzausschuss berichtet. Es sei positiv zu sehen, dass sich aus den Anfängen jetzt ein gutes Netzwerk knüpfe. Durch die beschriebene Plattformstruktur sei die Kooperation mit Wirtschaft, Wissenschaft und mit den Kommunen gelungen. Es sei gelungen, große Projekte mit Fördermitteln in die Region zu holen. Insofern sei es der richtige Weg, noch weiter zu werben, dass man noch mehr Mit- glieder in allen Bereichen erhalte. Nachdem keine weiteren Wortmeldungen vorliegen, stellt sie die erfolgte Kenntnisnahme fest. Sie schließt den öffentlichen Teil der Sitzung und bittet, die Nichtöffentlichkeit herzustellen. – 2 – Schluss der öffentlichen Sitzung: 17:18 Uhr Zur Beurkundung: Die Schriftführerin: Hauptamt – Ratsangelegenheiten – 8. November 2024