Organisationen aller Industriezweige setzen laut einer Studie von Capgemini auf das Transformationspotenzial von Bio-Engineering – auch bekannt als synthetische Biologie –, um die Fortschritte in der Biotechnologie zum Schutz der Umwelt und zur Produktoptimierung einzusetzen. Sie nutzen dabei Prinzipien aus Biologie und Ingenieurswesen in Verbindung mit KI und datengesteuerten Computing-Technologien zur Erstellung neuer oder neu gestalteter biologischer Systeme. Die Studie des Capgemini Research Institute zur Bioökonomie stellt fest, dass Nachhaltigkeit ein zentrales Motiv für das Interesse von Unternehmen an Biotechnologie ist: Mehr 70 Prozent der Unternehmen erwarten demnach, ihre Nachhaltigkeitsziele mithilfe von Biosolutions (Produkte, Materialien oder Prozesse, bei denen Bio-Engineering zum Einsatz kommt) deutlich schneller erreichen zu können. Weitere Motive sind Kostensenkung, Produktoptimierung und – insbesondere in Deutschland – eine höhere Sicherheit von Produkt- und Produktionsprozessen. Die Studie weist zudem auf Herausforderungen hin, die es zu meistern gilt, um dieses Potenzial zu erschließen: von der Marktwahrnehmung und Akzeptanz bis hin zu hohen Kosten und einem Mangel an qualifizierten Fachkräften.
Innovationen in allen Industriezweigen
KI und ingenieurswissenschaftliche Prinzipien ermöglichen beachtliche Bio-Engineering-Innovationen in allen Industriezweigen, indem sie die Entwicklung biologischer Systeme genauer vorhersagbar machen und beschleunigen. Laut der Studie erwarten die befragten Führungskräfte nahezu geschlossen (99 Prozent international, 100 Prozent der deutschen), dass von Bio-Engineering umfassende Veränderungen für ihre Branche ausgehen werden – in den nächsten zwei bis zehn Jahren oder darüber hinaus. In Deutschland rechnet mehr als jeder zweite (58 Prozent) bereits für die nächsten zwei bis fünf Jahre damit. Bedeutende technologische Fortschritte in der DNA-Synthese, -Editierung und -Sequenzierung hätten die Geschwindigkeit und Präzision des Engineerings biologischer Systeme stark erhöht und zugleich die Kosten entscheidend gesenkt, so die Studienautoren. Darüber hinaus habe die rasante Entwicklung von KI zu erheblichen Fortschritten in der Erforschung und Prognose von Protein- und Stoffwechselstrukturen geführt.
Die meisten der befragten Organisationen in der Industrie (96 Prozent international, 99 Prozent der deutschen) arbeiten bereits an Biosolutions: 40 Prozent befinden sich in der Explorationsphase; 56 Prozent führen Forschungs- und Pilotprojekte durch oder setzen Biosolutions im kommerziellen Maßstab ein. 68 Prozent der befragten Manager international sowie 74 Prozent deutschen gaben an, dass ihre Organisation die Investitionen in den nächsten zwei bis fünf Jahren erhöhen wird.
„Biotechnologie ermöglicht schon heute zukunftsweisende Innovationen, die unser Leben positiv beeinflussen. Sie finden sich in allen Industriezweigen – von Energie und Versorgungsunternehmen bis hin zur Automobilindustrie, dem Gesundheitswesen und der Landwirtschaft. Größere Investitionen steuern die Dynamik und sind zur Marktreife von Biosolutions erforderlich. Da generative KI die Präzision, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz im Bio-Engineering steigert, wird dieses Technologie-Feld in den kommenden Jahren maßgebliche Impulse setzen und Unternehmen wie Industrien von Grund auf transformieren“, sagt Felizitas Graeber, Managing Director von Capgemini Invent in Deutschland.
Manager erwarten positiven Umwelt-Einfluss
Nachhaltigkeit ist ein wichtiges Motiv für das Interesse von Unternehmen an Bio-Engineering. Allerdings müssten Biosolutions umsichtig konzipiert und genutzt werden, um nachhaltige Ergebnisse zu erzielen, so die Autoren der Studie. Die meisten Manager erwarten, dass Biosolutions einen positiven Umwelt-Einfluss haben werden – etwa gegen den Klimawandel sowie die Plastik- und Luftverschmutzung. Allerdings sollten die ökologischen und sozialen Auswirkungen von Biosolutions über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg untersucht werden, begleitet von einer umfassenden Performance- und Wirtschaftlichkeitsanalyse, um die Akzeptanz im Markt zu fördern. Laut der Studie rechnen Unternehmen nicht nur damit, dass Biosolutions ihnen bei der Minimierung von Umweltverschmutzung und Emissionen helfen können, sondern auch dabei, die Produkteigenschaften und ?sicherheit zu verbessern sowie Risiken durch Lieferkettenunterbrechungen zu verringern.
Vor den Chancen stehen Hürden
Mit Blick auf die Herausforderungen bei der skalierten Einführung von Biosolutions nannten sowohl Studienteilnehmer von etablierten Unternehmen als auch von Biotechnologie-Startups als einige der größten Hürden: hohe Kosten und der Mangel an geeigneter Groß-Infrastruktur wie Bioreaktoren sowie fehlende Fachkräfte. Sie wiesen zudem auf die Komplexität von Umgestaltungen der Lieferketten hin sowie auf stets mögliche Änderungen in der Regulatorik zur Entwicklung und zum Einsatz von Biosolutions. Fast zwei Drittel (65 Prozent) der Bio-Engineering-Startups sind der Ansicht, dass verbreitete Unkenntnis biologischer Sachverhalte ihre Möglichkeiten zur Skalierung von Biosolutions einschränkt; sie unterstreichen in der Studie den Bedarf nach mehr Expertise in der Thematik.
Die Befragten sehen digitale und Engineering-Technologien als Schlüsselfaktoren zur Kostensenkung, Optimierung von Bioprozessen, Verkürzung der Markteinführungszeit für Biosolutions und zur Minderung von ökologischen sowie gesellschaftlichen Risiken. Künstliche Intelligenz stufen sie als die Technologie mit dem größten Transformationspotenzial zur Steigerung der Effizienz von Forschungs- und Entwicklungsprozessen ein; 98 Prozent der Unternehmen international sowie alle befragten deutschen nutzen laut Befragung KI bereits oder planen ihren Einsatz, um die Einführung von Biosolutions zu beschleunigen. Auch Robotik für die Prozessautomatisierung und digitale Zwillinge von Bioreaktoren, die Produktionsergebnisse prognostizieren, werden als wichtige Maßnahmen zur Kostensenkung und Skalierung genannt. Aus den Studienergebnissen geht jedoch hervor, dass KI derzeit als einzige dieser Technologien zur Entwicklung und Skalierung von Biosolutions stark verbreitet ist: Während international 70 Prozent der Organisationen sowie 78 der deutschen bereits KI nutzen, hat ein weitaus geringerer Anteil bislang Robotik (20 Prozent international, 25 Prozent der deutschen) oder digitale Zwillinge (11 Prozent international, 7 Prozent der deutschen) implementiert.
Methodik: Von April bis Mai 2024 befragte das Capgemini Research Institute 1.100 Führungskräfte, die auf Direktorenebene und höher bei Unternehmen mit einem Jahresumsatz von über einer Milliarde US-Dollar tätig sind. Die Unternehmen gehören insgesamt elf Branchen an und sind in Nordamerika, Großbritannien, Kontinentaleuropa, dem asiatisch-pazifischen Raum und dem Nahen Osten aktiv. Darüber hinaus wurden 500 Führungskräfte von Startups aus den Bereichen Bio-Engineering und angrenzenden Bereichen befragt sowie Tiefen-Interviews mit 20 Experten geführt – darunter Führungskräfte aus der Industrie, aus Startups im Bereich Engineering Biology sowie Risikokapitalgeber und Wissenschaftler.
