3. Stufe der Challenge

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Circular Biomanufacturing

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Hallo, Neudenker:innen! Wir brauchen Sprunginnovationen, um Abfallströme direkt in neue Produkte umwandeln zu können. Lokal. Umweltfreundlich. Kreislaufbasiert. Wir brauchen mutige Ideen. Wir brauchen Sie.

Bislang basiert unsere Produktion fast vollständig auf der Nutzung neu geförderter Rohstoffe oder Materialien und nicht auf der Wiederverwendung bestehender Ressourcen. Dies stellt eine enorme Belastung für Umwelt und Gesellschaft dar. Zusätzlich bleiben Abhängigkeiten in Lieferketten bestehen, die durch lokale Stoffkreisläufe reduziert werden könnten.

Eine Kreislaufwirtschaft, in der neue Produkte auf Basis bereits bestehender Rohstoffe und Materialien hergestellt werden, ermöglicht dagegen eine nachhaltigere und resilientere Produktion.

Dafür müssen biotechnologische Verfahren zur Marktreife entwickelt und unmittelbar mit modernen Produktionsverfahren integriert werden. Wissenschaftliche Fortschritte der letzten Jahre haben neue Erkenntnisse und Methoden hervorgebracht, die die Leistungsfähigkeit biotechnologischer Verfahren erheblich steigern und neue Anwendungsmöglichkeiten erschließen können. Und das ist dringend nötig: Obwohl in verschiedenen Entwicklungsansätzen alternative Wege zur Herstellung verschiedenster Produkte aus der konventionellen petro-chemischen oder chemischen Industrie demonstriert wurden, gelangen Durchbrüche bislang nur in Nischenanwendungen. Ziel muss jedoch sein, einen Großteil der Produktion auf die Verwendung lokal verfügbarer Rohstoffe umzustellen.

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Die Herausforderung: Einen End-to-End-Prototypen zu entwickeln, der als kontinuierliches Bioproduktionsverfahren verschiedene kohlenstoffhaltige Abfallströme zu neuen Produkten verarbeitet.

Der Prototyp muss demonstrieren, wie kohlenstoffhaltige Abfallströme aufgearbeitet und den Mikroben als Nahrung zugeführt werden können. Das gesamte Bioproduktionsverfahren soll nicht E. Coli oder Saccharomyces cerevisiae verwenden und im Zuge der Challenge eine kontinuierliche Produktion über einen Zeitraum von mindestens 180 Tagen unter Beweis stellen. Am Ende des Prozesses sollen mindestens drei unterschiedliche Produkte mit einem modernen Fertigungsverfahren, zum Beispiel über additive Fertigung, produziert werden.

Wir unterstützen: Potentielle Sprunginnovationen

Die Challenge startete im November 2023 und läuft über einen Zeitraum von drei Jahren. Eine Jury aus weltweit anerkannten Expert:innen unterstützte die SPRIND bei der Bewertung der Bewerbungen und wählte die teilnehmenden Teams aus. Während der Laufzeit der Challenge entwickeln die Teams ihre Bioproduktionstechnologie weiter, um das Ziel der Challenge zu erreichen.

Teams, die an dieser Challenge teilnehmen, sind voll und ganz gefordert. Die SPRIND unterstützt deshalb intensiv und individuell. Um das volle Potential zu entfalten, stellt die SPRIND eine:n Coach:in zur Seite, der:die die Arbeit eines jeden Teams begleitet, sie berät und vernetzt. Nach einem Jahr und nach zwei Jahren kam die Jury jeweils wieder zusammen, um den Zwischenstand zu bewerten und darüber zu entscheiden, welche Herangehensweisen das größte Sprunginnovationspotential haben und welche Teams sich bis zum Schluss in der Challenge beweisen können.

Auftakt der 3. Stufe

Im Oktober 2025 hat die Expertenjury im Auftrag der SPRIND die Teilnehmer:innen für die dritte Stufe der SPRIND Challenge Circular Biomanufacturing ausgewählt. Für die nächsten zwölf Monate erhalten fünf Teams jeweils bis zu 2,5 Millionen Euro für die Weiterentwicklung ihrer Technologie. Die Teams werden außerdem durch SPRIND begleitet, beraten und mit weiteren Expert:innen und Coaches vernetzt. Nach dem Jahr wird darüber entscheiden, welche Teams die Challenge gewinnen.

Die Teams

Amphistar

Ob in Shampoo, Zahnpasta oder Druckertinte – Tenside sind überall. Die meisten Tenside werden aus fossilen oder tropischen Rohstoffen wie Palmöl hergestellt. Amphistar entwickelt nachhaltige Tenside, die aus Abfällen gewonnen werden.

Biophelion

Im eigenen Bad und auf der heimischen Tapete ungeliebt, ist er in Laboren seit Jahrzehnten ein Star: Der Schimmelpilz. Biophleion macht aus Abfall Polyester – Der hefeartige Pilz soll verschiedene industrielle Nebenströme in nutzbare Chemikalien umwandeln.

BioTreasure

BioTreasure stellt mit Hilfe von Bakterien und Hefen Zutaten für Kosmetik und Lebensmittel her. Ihre Mission ist es erdölbasierte Prozesse von Massenprodukten durch biotechnologische Verfahren zu ersetzen.

C3 Biotech

Mithilfe eines Bakteriums wandelt C3Biotech verschiedene landwirtschaftliche Abfallströme in Acrylglas um. Aus den daraus entstehenden Materialien können neue Produkte hergestellt werden, wie zum Beispiel Spielzeuge.

EveryCarbon

EveryCarbon will traditionelle Abfallbeseitigung und produktive Biotechnologie in einem Prozess vereinigen. Dabei recyclet das Team Abfallströme aus Haus- und Industriemüll und nutzt diese für die Herstellung von neuen Materialien.

Science-Youtuber Jacob Beautemps stellt bei Breaking Lab die Challenge-Teams vor

Breaking Lab "Circular Biomanufacturing"

Die Jury

Jury Circular Biomanufacturing — Patrick P. Rose, Petra Oyston, Clem Fortman, Deepti Tanjore, Julia Schüler, Rob Carlson, Ryan Ritterson. Nicht auf dem Bild: Michal Harari, Pae Wu

FAQ

Sie haben weitere Fragen?

Dann können Sie uns gern unter challenge@sprind.org kontaktieren.

Ohne Erdöl in die Zukunft

Wie das Team BioTreasure den Massenmarkt erobern will

Dr. Luisa Gronenberg will etwas gegen die Klimakrise tun: Meine Motivation ist, erdölbasierte Prozesse zu ersetzen. In Los Angeles forschte sie an der Herstellung von Biotreibstoffen durch Cyanobakterien, in Kopenhagen war sie leitende Wissenschaftlerin des Start-ups Biosyntia, das Vitamine durch bakterielle Fermentation produziert, und in München zog sie das Start-up Insempra mit hoch, das mit Hilfe von Bakterien und Hefen Zutaten für Kosmetik und Lebensmittel herstellt. Das Problem: Wir können biotechnologisch vieles herstellen, aber mit den Preisen der Ölindustrie können wir bei Massenprodukten noch nicht mithalten.

Als die Circular Biomanufacturing Challenge ausgeschrieben wurde, begriffen Luisa Gronenberg, und ihre Mitstreiter Ruchita Chawla, Ed van der Ent und Johannes Sonnenschein sowie das Management der Insempra, dass die SPRIND zum Game-Changer werden kann: Durch die SPRIND können wir unsere Technologie so erweitern, dass wir die Effizienz steigern und auf günstige Massenprodukte gehen können.

Mit ihrer Hefe ist sie mittlerweile sehr zufrieden, ihr Fokus liegt nun auf der Effizienzsteigerung des gesamten Prozesses. Ein Ziel der Challenge: Der Prozess soll kontinuierlich laufen. Die kontinuierliche Fermentation ist ohnehin schon effizienter als normalerweise übliche Fermentationen, die nur ein paar Tage dauern. Denn man muss nicht nach einer Woche die Reaktoren entleeren, die Restbiomasse entsorgen, alles wieder sterilisieren und neu anwachsen lassen, sagt Luisa Gronenberg. Aber wir arbeiten gerade zum Beispiel am Recycling von Wasser. Wir haben ein Computermodell erstellt, um zu berechnen, wie wir den Prozess wirtschaftlicher machen können. Und da spielt Wasser eine große Rolle. Wasser ist kostbar und wenn wir es am Ende einfach wegkippen würden, wäre das weder wirtschaftlich noch nachhaltig. Auch persönlich ist ihr die ressourcenschonende Nutzung von Wasser wichtig. Ich habe lange Zeit in den USA gelebt, in Arizona, in der Wüste, und dort ist das Wasser immer knapp. Das ist eigentlich ein Ort, wo man nicht so große Städte bauen sollte. Und da habe ich schon gesehen, okay, so wie wir jetzt mit unseren Ressourcen umgehen, ergibt das keinen Sinn. Wir müssen wirklich darüber nachdenken, wie wir effizienter leben können. Und das hat auch meine Karriere beeinflusst, und wie wir BioTreasure angehen.

Abfall mit einer Ölhefe umwandeln

Luisa Gronenberg und ihre Kolleg:innen von Insempra haben ihr Ziel fest vor Augen: Massenprodukte für den Endverbraucher, die derzeit aus Erdöl hergestellt werden. Nylon ist das erste Produktziel. Dazu füttern sie eine gentechnisch veränderte Ölhefe beispielsweise mit Agrarabfällen – vor allem aus der Forstwirtschaft – die diese in Vorstufen für die Polymerproduktion umwandelt. Ein externer Partner übernimmt die Polymerisierung für das Endprodukt. Nylon wird nicht nur für Kleidung eingesetzt, sondern auch für den 3D-Druck und es kann auch gegossen werden, zum Beispiel für Auto- und Flugzeugteile, sagt Luisa Gronenberg. Je nach gewünschtem Polymer werden gentechnisch veränderte Varianten der Ölhefe verwendet.

Um die besten Resultate zu erzielen, muss viel geforscht werden. Wir testen zum Beispiel zehn verschiedene Varianten eines Gens, aber dazu kommen dann jeweils noch zehn verschiedene Expressionslevel. Das heißt, wir variieren auch die Ausprägung des Gens. Das allein sind schon 100 Versuche und das ist erst der erste Schritt. Hinzu kommen noch viele andere Parameter, was Komplexität, Kosten und Entwicklungsdauer immens steigert, erklärt die Wissenschaftlerin.

Aktuell ist das SPRIND-Projekt BioTreasure noch Teil von Insempra. Jedoch hat es im August 2025 den entscheidenden Schritt in Richtung Eigenständigkeit gemacht: Die GmbH-Gründung ist auf den Weg gebracht. Damit ist die Basis gelegt, um eine eigene Erfolgsgeschichte zu schreiben. Eine Ausgründung ist sinnvoll, weil Insempra sich auf andere Produkte, hauptsächlich im Bereich Kosmetik und Nahrungsmittel, konzentriert, während BioTreasure enorme Mengen an Massenprodukten zu wettbewerbsfähigen Preisen herstellen will. Dafür benötigt man eine ganz andere Verkaufsstruktur, erläutert Luisa Gronenberg die Planung.

Bis die ersten biobasierten Polymere den Markt erreichen, liegt noch einiges vor uns: Wir wollen die Marktkompetenz unserer Technologie weiter ausbauen und genau dabei bietet uns die SPRIND wertvolle Unterstützung. Aber nicht nur die SPRIND, sondern auch die anderen Teams der Challenge findet Luisa Gronenberg hilfreich: Ich finde es richtig gut, dass wir viel mit den anderen Teams zusammenkommen. Wir sind ein bisschen wie eine Schulklasse. Wir haben alle das gleiche Ziel und manchmal die gleichen Schwierigkeiten. Zum Beispiel hatten wir zwischenzeitlich Probleme mit Kontaminationen der kontinuierlichen Fermentationen, damit hatten andere auch zu kämpfen. Da ist es toll, wenn man sich austauschen und voneinander lernen kann.

Für das Team war es ein großer Vorteil, dass BioTreasure als internes Projekt von Insempra gestartet ist. Denn es profitierte nicht nur von der Laborausstattung, sondern auch von der biotechnologischen Expertise des Inkubators. BioTreasure wird auch als eigenständiges Unternehmen weiterhin Zugang zu diesen Ressourcen haben. Entscheidend für unseren Erfolg ist aber letztlich die Nachfrage auf dem Markt. Wir wollen die Kunden wirklich überzeugen – nicht nur durch Qualität und Zuverlässigkeit, sondern auch durch den Preis, sagt Luisa Gronenberg.

Darauf konzentriert sich das ganze Team. Ich arbeite mit tollen Leuten zusammen. Man muss niemanden zur Arbeit motivieren. Alle sind innerlich davon getrieben, sich für mehr Nachhaltigkeit einzusetzen, fasst Luisa Gronenberg die Start-up-Atmosphäre im Team zusammen.