Jetzt bewerben: Deutschland sucht "Neudenker" zur Kombination von KI und Biotech in der Kreislaufwirtschaft

Noch immer basiert ein Großteil der Chemikalien und Materialien auf Erdöl. Das bindet die Produktion an nicht-erneuerbare Ressourcen und treibt die Emissionen hoch. Biomanufacturing zeigt andere, nachhaltige Wege auf. Doch stößt es bisher an Grenzen: mikrobielle Monokulturen verstoffwechseln nur reine und homogene Ausgangsstoffe zu komplexen Produkten. Ein guter Start, doch reicht es bei weitem nicht aus, petrochemische Technologien im großen Stil abzulösen.

Die Natur macht es bereits vor: Konsortien aus verschiedenen Mikroben, verarbeiten nicht aufbereitete, variable Ausgangsstoffe und können mehrstufige chemische Synthesen durchführen, an denen isolierte Stämme scheitern. Doch bislang bedeutete der technologische Einsatz solcher komplexen Konsortien Unberechenbarkeit und Kontrollverluste, für die das Biomanufacturing keine skalierbare, technische Lösung hat.

Die Chance: Neue KI-Modelle, Echtzeitsensorik und Hochdurchsatz-Automatisierung eröffnen Wege, die bisher als unmöglich galten. Indem AI-Modellierung direkt mit der aktiven Prozesssteuerung gekoppelt wird, können wilde Zell-Teams in beobachtbare, steuerbare Präzisionsfabriken verwandelt werden. So erschließen sich kostengünstige, minimal aufbereitete Ausgangs- und Abfallstoffe im industriellen Maßstab.

Die Challenge ist ein Projekt der Innovationsagentur SPRIND (mit Sitz in Leipzig / Sachsen). Sie wird vom Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUKN) im Rahmen seiner Digitalisierungsinitiative zur Schließung von Stoffkreisläufen gefördert und ist Teil der Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie (NKWS).

Ziel der Challenge ist es, durch Fermentationsprozesse mit mikrobiellen Konsortien robuste, durchgängige und kreislauffähige Biomanufacturing-Prozesse für nachhaltige Chemikalien und Materialien zu entwickeln, die durch KI-gestützte Design-Build-Test-Learn-Zyklen stetig weiterentwickelt werden. Mit steigendem technologischem Reifegrad sollen diese Verfahren Abfallströme sowie CO₂-basierte Rohstoffe in verwertbare Chemikalien und Materialien überführen. Die Ressourceneffizienz wird signifikant erhöht und sowohl Material- als auch Kohlenstoffkreisläufe werden konsequent geschlossen.

Entscheidend dafür sind robuste Prozesse, die auch unter schwankenden Rohstoffqualitäten, wechselnden Betriebsbedingungen oder dem Auftreten toxischer Zwischenprodukte eine gleichbleibend zuverlässige Produktion gewährleisten. Gefordert sind vollständig integrierte Produktionssysteme, die Rohstoffaufbereitung, Fermentation, Echtzeit-Prozesssteuerung und Produktisolierung zu einem durchgängigen Prozess vereinen. Zur Unterstützung setzen die Teams KI- / ML-Modelle ein, um quantitative Vorhersagen zu treffen und eine prozessnahe Steuerung zu ermöglichen.

Die Challenge läuft über 38 Monate und drei Stufen. Eine Jury aus anerkannten Experten unterstützt SPRIND bei der Auswahl und Bewertung der teilnehmenden Teams. Durch die Finanzierung des BMUKNS bietet SPRIND finanzielle Unterstützung in Form von individuellen Festpreisverträgen auf Basis der Kostenschätzung der Teams mit bis zu 4.300.000 € pro Team über drei Stufen. In Stufe 1 (14 Monate) bis zu 1,2 Mio. € pro Team, in Stufe 2 (12 Monate) bis zu 1,3 Mio. € pro Team und in Stufe 3 (12 Monate) bis zu 1,8 Mio. € pro Team.

Um den Teams zu helfen, ihr volles Potenzial zu erreichen, stellt SPRIND weitere Shared Services bereit (darunter Qualitätskontrollen, Datenaufbereitung und -entwicklung sowie unabhängige Robustheitsbewertungen), die nicht auf die Finanzierungshöchstgrenzen der Teams angerechnet werden. Über den Wettbewerb hinweg unterstützt SPRIND die Teams durch Coaching, Zugang zu Kooperationspartnern sowie Matchmaking-Sessions mit Investoren und industriellen Abnehmern.

Die Bewerbungsfrist läuft bis zum 16. November 2026 um 11:00 Uhr (MEZ). Alle bis zu diesem Zeitpunkt eingegangenen Bewerbungen werden berücksichtigt.