KI-gesteuerter Mikroorganismen-Mix hat das Potenzial für bahnbrechende Innovation
Das Bundesumweltministerium und die Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND) starten erstmals eine gemeinsame SPRIND-Challenge. Gesucht werden Teams, die mit künstlicher Intelligenz (KI) und Mikroorganismen neue Wege entwickeln, Abfälle und Reststoffe biologisch abzubauen und daraus Chemikalien und Materialien herzustellen oder ganz neue Materialien zu schaffen, die im Kreislauf bleiben. Ziel des Wettbewerbs ist, der industriellen Biotechnologie zu einem Durchbruch in der Kreislaufwirtschaft zu verhelfen, indem der Sprung vom bewährten Einsatz einzelner Mikroorganismenstämme hin zu Gemeinschaften verschiedener Mikroorganismen gelingt, die sich die einzelnen Produktionsschritte teilen. Solche Gemeinschaften sind robuster, kommen auch mit schwankenden Rohstoffqualitäten zurecht und können ganz neue Produkte herstellen oder den Abbau komplexer Abfallströme wie etwa Altreifen, Textilien oder Baustoffe unterstützen. Allerdings sind sie deutlich komplizierter zu steuern, was ihren Einsatz bislang ausbremst. Künstliche Intelligenz soll das ändern und die Gemeinschaften vorhersagbar und steuerbar machen. Der mögliche Hebel ist groß: Laut Internationaler Energieagentur (IEA) geht bis 2050 fast die Hälfte des Anstiegs beim weltweiten Ölverbrauch auf die Petrochemie zurück, also auf die Herstellung von Kunststoffen, Düngemitteln und anderen Chemikalien. Das Bundesumweltministerium fördert die Challenge bis 2029 mit 30 Millionen Euro. Bewerbungen sind bis zum 16. November 2026 um 11 Uhr (MEZ) möglich.
Bundesumweltminister Carsten Schneider: "Deutschland und Europa arbeiten mit Hochdruck daran, bei Rohstoffen unabhängiger von Importen zu werden und unsere Souveränität zu stärken. Kreislaufwirtschaft ist dabei ein zentraler Schlüssel. Sie beginnt nicht erst beim Recycling, sondern bei der Frage, wie und woraus wir Produkte herstellen. Im Zusammenspiel von Biotechnologie und künstlicher Intelligenz liegt eine große Chance: Die Technologien, die wir heute entwickeln, entscheiden über die Wettbewerbsfähigkeit und die Souveränität von morgen. Deshalb arbeiten wir erstmals mit der SPRIND zusammen, damit solche Innovationen in Deutschland und Europa entstehen und hier den Weg in den Markt finden."
Rafael Laguna de la Vera, Direktor der SPRIND: "Chemie, die ohne fossile Rohstoffe auskommt, sondern stattdessen auf Abfallströmen basiert? KI-gesteuerte mikrobielle Konsortien können dabei eine gewichtige Rolle spielen. Deshalb suchen wir die Besten Deutschlands und Europas, die sich in einer Challenge dieser großen Aufgabe stellen. Das Wettbewerbs-Format hat sich bewährt: In einem mehrstufigen Auswahlverfahren nach festen Kriterien zeigt sich schnell, welche Ideen das größte Potenzial haben, zügig in die Anwendung und Kommerzialisierung zu kommen – und damit langfristig zur Wertschöpfung in Deutschland und Europa beizutragen"
In der industriellen Biotechnologie werden Mikroorganismen seit Langem zur Herstellung von Stoffen eingesetzt, in der Regel als einzelne, gezielt optimierte Stämme, die auf reine und gleichbleibende Rohstoffe angewiesen sind. Die Challenge setzt dagegen auf Gemeinschaften verschiedener Mikroorganismen, die sich die einzelnen Produktionsschritte teilen. Solche mikrobiellen Gemeinschaften sind robuster, kommen auch mit schwankenden Rohstoffen zurecht und können durch Biosynthese ganz neue Produkte herstellen oder den Abbau komplexer Abfallströme (zum Beispiel Altreifen, Textilien, Baustoffe) unterstützen. Weil dabei viele Organismen und Stoffwechselwege miteinander wechselwirken, sind sie bislang jedoch schwer vorherzusagen und zu steuern. Künstliche Intelligenz wird hier zur entscheidenden Voraussetzung: Sie wertet Messdaten aus, sagt das Verhalten der Gemeinschaft voraus, erkennt unerwünschte Entwicklungen frühzeitig und ermöglicht so stabile und sichere Prozesse im industriellen Maßstab. Gelingt dies, lassen sich Abfälle biologisch recyceln, neue Rohstoffquellen erschließen, neue Materialien entwickeln und Stoffkreisläufe schließen.
Die Challenge ist Teil der Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie (NKWS) und wird im Rahmen der Digitalisierungsinitiative des Bundesumweltministeriums (BMUKN) gefördert, die digitale Lösungen und künstliche Intelligenz für die Kreislaufwirtschaft voranbringt. Das BMUKN entwickelt damit sein Förderprogramm "KI-Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen" weiter. Das ist der nächste Schritt, um künstliche Intelligenz und Umweltschutz enger miteinander zu verzahnen und die Potenziale von KI für Umwelt und Wirtschaft zu heben. SPRIND-Challenges setzen auf Themen, in denen erhebliches Sprunginnovationspotenzial liegt, also Potenzial für Innovationen, die unser Leben nachhaltig verbessern, indem sie Märkte grundlegend verändern, neue Märkte schaffen oder große technologische, gesellschaftliche oder ökologische Herausforderungen lösen. Die Verbindung von KI und mikrobiellen Gemeinschaften bietet dieses Potenzial: Sie könnte grundlegend verändern, wie und woraus Chemikalien und Materialien hergestellt werden.
Die Challenge läuft in drei Stufen. Eine internationale Fachjury wählt Anfang Dezember 2026 in Leipzig bis zu zehn Teams aus und entscheidet nach jeder Stufe, wer weiterkommt. Jedes Team kann insgesamt bis zu 4,3 Millionen Euro erhalten. Insgesamt stellt das BMUKN für die Challenge bis 2029 30 Millionen Euro bereit. Am Ende sollen die besten Teams zeigen, dass ihr Verfahren im großen Maßstab funktioniert und den Weg in den Markt schafft.
Hintergrund
Mit der Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie will die Bundesregierung den primären Rohstoffverbrauch senken, Abfälle vermeiden und Stoffkreisläufe schließen. Die Digitalisierungsinitiative des BMUKN fördert dafür digitale Lösungen wie KI-Anwendungen, digitale Produktpässe und Datenräume. Mit dem Förderprogramm "KI-Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen" hat das BMUKN bereits mehr als 50 Projekte unterstützt, die KI für ökologische Herausforderungen nutzen. Die Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND) fördert im Auftrag des Bundes bahnbrechende Innovationen und begleitet die besten Teams bis zum Markteintritt.