BioTech BRIEF Nr. 03/2008

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Klimawandel und Biotechnologie

Klimaforscher rechnen damit, dass die globale Temperatur auf der Erde bis zum Ende des Jahrhunderts um bis zu acht Grad ansteigen wird. Davon ist auch die Landwirtschaft betroffen. Die Öko-Systeme in einigen Weltregionen werden sich grundlegend wandeln. Etwa einem Drittel der weltweit genutzten Agrarflächen stehen anhaltendere Trockenperioden und stärkere Unwetter bevor. Für viele Kulturpflanzen ist Hitzestress die Folge, es drohen Ernteausfälle und fortschreitende Wüstenbildung. Die Nahrungssicherung wird erschwert, und diese Herausforderung vergrößert sich durch das Bevölkerungswachstum.

Als mitverantwortlich für die Klimaerwärmung gilt die Emission von Treibhausgasen, zu denen Kohlendioxid (CO2), Lachgas und Methan zählen. Ein modernes Agrarmanagement kann dazu beitragen, die Freisetzung von im Boden gebundenem CO2 einzudämmen. Der Anbau gentechnisch veränderter (GV-)Pflanzen ermöglicht eine sparsamere Bodenbearbeitung. Zudem bieten moderne Biotechnologien die Option, Pflanzen mit Stresstoleranzen auszurüsten. Die weiße Biotechnologie stellt Enzyme und Mikroorganismen für energieeffiziente industrielle Prozesse her. Sie kann durch die effektivere Verwertung von Biomasse zusätzliche Impulse geben, den globalen CO2-Ausstoß zu senken.

Energieeffizienter Ackerbau

Pflanzensorten mit gentechnisch erzeugten Insektenresistenzen und Herbizidtoleranzen leisten einen deutlichen Beitrag zur Einsparung von Pflanzenschutzmitteln. Weniger Feldbefahrungen mit Traktoren und Ackergeräten haben weniger Bodenverdichtung und einen reduzierten Kraftstoffverbrauch zur Folge, wodurch CO2-Emissionen vermieden werden. Bei Herbizidtoleranzen kann zudem vor dem Ausbringen des Saatgutes weitgehend auf das energieintensive Pflügen verzichtet werden. Die verbleibende bodendeckende Pflanzenschicht wirkt zudem der Bodenerosion entgegen. Einer aktuellen Übersichtsstudie zufolge werden bei pfluglosen Anbauverfahren pro Hektar 33 Liter oder 70 Prozent Kraftstoff eingespart. Bei reduzierter Bodenbearbeitung sparen die Landwirte gegenüber klassischen Verfahren 18 Liter (33 Prozent). Beim ökologischen Landbau sind diese Vorteile nur begrenzt realisierbar, weil der Verzicht auf synthetische Pflanzenschutzmittel eine mechanische Bodenbearbeitung bspw. Unkrautkontrolle erforderlich macht.

Auch Stickstoffoxid trägt zum Treibhauseffekt bei. Sein Erwärmungspotential ist sogar fast 300 Mal größer als das von CO2. Selbst modernste Techniken können bislang nicht verhindern, dass dieses Treibhausgas beim Einbringen von Stickstoffdünger in die Atmosphäre gelangt. Abhilfe schaffen können auch hier GV-Pflanzen, die bei hohen Erträgen weniger Dünger benötigen. Forscher arbeiten bereits an ihrer Entwicklung.

Klima- und Stresstoleranzen

Mit Hilfe der modernen Biowissenschaften werden ebenfalls Pflanzen gezüchtet, die trotz der erwarteten Klimaveränderungen gut gedeihen. Von Interesse sind insbesondere Trockenheits- und Salztoleranzen. Hitzestress hat bei Pflanzen zur Folge, dass sie weniger Energie für ihr Wachstum und die Samenproduktion zur Verfügung haben. Ernteausfälle durch Wasserknappheit und Hitze führen momentan alljährlich zu Verlusten in Milliardenhöhe.

Es ist davon auszugehen, dass der Wasserbedarf für den Agrarsektor infolge der Klimaerwärmung zunehmen wird. Die intensivere Bewässerung kann jedoch zu einer schnelleren Versalzung der Ackerböden führen, sofern keine Drainage- oder Tröpfchenbewässerungssysteme Anwendung finden. Bis heute sind in Syrien schon an die 35 Prozent ehemaliger Anbauflächen durch Bodenversalzung verloren gegangen. In Ägypten liegt die Quote bei 30 bis 40 Prozent, in den USA bei bis zu 25. Mitunter kommen ungeeignete Bewässerungssysteme zum Einsatz.

Trockenheitstolerante GV-Pflanzen sind darauf ausgelegt, auch bei stärkerer Hitze und Trockenheit ohne zusätzliche Bewässerung zu gedeihen. Salztolerante Pflanzen können möglicherweise sogar auf versalzten Ackerflächen kultiviert werden. Vielerorts laufen bereits Gewächshaus- und Freilandversuche mit Mais-, Raps-, Reis- und Weizenkulturen, die diese Vorteile bieten. Trockenheitstoleranter Raps erbrachte bei Feldversuchen 2006 bis zu 44 Prozent höhere Erträge als konventionelle Vergleichssorten. Erste Freilandtests mit GV-Weizenlinien im seit Jahren von Dürre geplagten Australien zeigten ein Ertragsplus von bis zu 20 Prozent. Markteinführungen erster trockenheitstoleranter GV-Maissorten werden ab 2012 erwartet.

Flächenschonung

Die starke Nutzung von Kulturlandschaften hat in der Vergangenheit die Wüstenbildung begünstigt. Der Klimawandel wird diesen Trend beschleunigen, wodurch zusätzliches Ackerland rar wird. Bis 2025 rechnet man jedoch mit einer globalen Bevölkerungszunahme von etwa 2,5 Milliarden Menschen. So entsteht ein enormer Zusatzbedarf an Lebensmitteln, der dadurch weiter vergrößert wird, dass der Lebensstandard in einigen Entwicklungs- und Schwellenländern stark ansteigt. Dieser kombinierte Effekt aus Bevölkerungswachstum und verbesserter Einkommenslage lässt bis 2030 einen um 55 Prozent erhöhten Bedarf an Nahrungsmitteln erwarten.

Moderne Züchtungsverfahren können einen gewichtigen Beitrag leisten, diesen Anforderungen gerecht zu werden. 1950 wurde umgerechnet 0,51 Hektar Ackerfläche pro Erdenbürger für die Nahrungsmittelversorgung benötigt. Bis zum Millenniumswechsel 2000 hatte sich die Fläche auf 0,25 Hektar mehr als halbiert. Schätzungen zufolge soll die Pro-Kopf-Fläche bis 2050 auf unter 0,2 Hektar sinken. Ertragssteigerungen ohne Ausweitung von Ackerflächen sind vor allem wichtig für Entwicklungsländer. Gentechnisch optimierte und regional angepasste Sorten mit Stresstoleranzen und Schädlingsresistenzen können zur Erreichung dieses Ziels beitragen. Als positiver Nebeneffekt wird die Artenvielfalt geschützt, indem Lebensräume für wild lebende Tiere und Pflanzen erhalten bleiben.

Effiziente Biokraftstoff-Erzeugung

Um sparsamer mit fossilen Rohstoffen umzugehen, wird weltweit verstärkt Biokraftstoff und Ethanol durch die Vergärung von Zuckerbestandteilen aus Pflanzen hergestellt. Diese Energieform kann aus Zuckerrohr, Weizen, Mais, Raps oder Zuckerrüben gewonnen werden. Der Prozess gilt als klimaneutral, weil nur so viel Kohlendioxid freigesetzt werden kann wie zuvor von den Pflanzen aufgenommen wurde. Allerdings ist darauf zu achten, dass der Anbau von Energiepflanzen nicht in Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion tritt.

Moderne Züchtungsverfahren bieten positive Gestaltungsoptionen, indem sie Ertragsteigerungen ermöglichen und verbesserte Pflanzeninhaltsstoffe für die Umwandlung in erneuerbare Energien liefern. Mit Hilfe der Gentechnik ist es bspw. möglich, den Gehalt an fermentierbaren Kohlenhydraten und verwertbaren Ölen zu erhöhen. Als weiterer Schritt zur klimaverträglichen Effizienzsteigerung wird an Brennstoffen aus (Hemi-)Cellulose und organischen Landwirtschaftsabfällen geforscht. Man spricht von Biokraftstoffen der zweiten Generation. Ihr zusätzlicher Vorteil ist, dass sie nicht in Flächenkonkurrenz mit der Lebensmittelproduktion stehen können.

Der Aufgabe, neue Enzyme zu entwickeln, die (Hemi-)Cellulose hocheffizient in Biokraftstoffe der zweiten Generation umwandeln, widmet sich die industrielle, weiße Biotechnologie. Auch kümmert sie sich um die Verbesserung der Biogasproduktion. So lässt sich durch neue enzymatische Hilfsstoffe die Emission von Methan bei der Biogaserzeugung aus Pflanzen deutlich reduzieren. Überdies werden die Substrate besser verwertet, woraus sich ökonomische Vorteile beim Betrieb von Biogasanlagen ergeben.

Webtipps

http://carbon.kfri.go.kr/openfile.aspx?BOID=RESE&BNO=7&FNO=1

www.pgeconomics.co.uk/pdf/globalimpactstudyjune2008PGEconomics.pdf

www.arcadiabiosciences.com/nitrogen.php

http://de.wikipedia.org/wiki/Versalzung

www.abcinformation.org/index.php?page=environmentalbenefits

www.biosicherheit.de/de/aktuell/654.doku.html

www.finanznachrichten.de

www.fao.org/docrep/004/y3557e/y3557e00.htm

www.un.org/esa/population/publications/WPP2004/wpp2004.htm

www.chemie-macht-zukunft.de

www.europabio.org

News

Anbauverbot für Bt-Mais in Frankreich unbegründet

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat nach erneuter Prüfung vorliegender Daten bestätigt, dass das Anfang 2008 verhängte Anbauverbot für den GV-Mais MON810 in Frankreich wissenschaftlich unbegründet ist. Das Expertenteam bescheinigte auch den GV-Maislinien Bt11 und 1507 die Unbedenklichkeit für Mensch, Tier und Umwelt. Für den Anbau beider Maislinien liegen Zulassungsanträge vor. Trotz positiver EFSA-Bewertung hat die EU-Kommission noch keine Genehmigung erteilt.

www.efsa.europa.eu

www.transgen.de/aktuell/994.doku.html

Weitere GV-Sojalinie für den Import zugelassen

Die EU-Kommission hat am 4. Dezember die Importgenehmigung für die gentechnisch veränderten so genannten Roundup-ReadyII-Sojabohnen bekannt gegeben

http://europa.eu/rapid/pressReleasesAction.do?reference=MEX/08/1204

Umweltministerrat der EU zu GVO

Ebenfalls am 4. Dezember veröffentlichte der Rat der europäischen Umweltminister seine Schlussfolgerungen zum Zulassungsverfahren für gentechnisch veränderte Pflanzen. Darin unterstützen die Umweltminister die derzeitigen Aktivitäten der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA), die die Leitlinien zur Sicherheitsbewertung neuer gv-Pflanzen überarbeitet. Gleichzeitig bekräftigt der Rat das Funktionieren des geltenden Zulassungsrechts und warnt vor weiteren Verzögerungen bei den laufenden Verfahren zur Anbaugenehmigung gentechnisch veränderter Pflanzen.

www.consilium.europa.eu

Stefan Marcinowski neuer DIB-Vorsitzender

Stefan Marcinowski ist an die Spitze der Deutschen Industrievereinigung Biotechnologie (DIB) gerückt. Er übernahm das Amt turnusgemäß nach drei Jahren von Bernward Garthoff. Die gesellschaftliche Akzeptanz der Biotechnologie liege weit hinter dem wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Nutzen, was sich ändern müsse, sagte Marcinowski zum Amtsantritt. Der neue DIB-Vorsitzende ist bei der BASF verantwortlich für die Bereiche Crop Protection, Coatings, Specialty Chemicals Research, BASF Plant Science und den Regionalbereich Südamerika. Seit Juni 2008 ist Marcinowski Vizepräsident der Max-Planck-Gesellschaft.

www.biotechnologie.de

Termine

16.-25. Januar 2009: Internationale Grüne Woche Berlin
www1.messe-berlin.de

18. März 2009: Forum Life Science 2009, München-Garching
www.bayern-innovativ.de/fls2009

3.-5. Juni 2009: The Co-Extra International Conference, Paris, Frankreich
www.coextra.eu/news/news1274.html