Hinter dem Themenbereich Biointelligenz versteckt sich keine einzelne Technologie oder ein einzelnes Produkt. Vielmehr handelt es sich um eine ganze Bandbreite an verschiedenen Lösungen und Konzepten. Die Frage ist nun: Auf welche dieser Technologien konzentrieren sich die Leitländer der Biointelligenz? Welche Länder haben worauf ihren Fokus gelegt? Und welche der Technologien ist bereits jetzt und in der Zukunft vielversprechend?
Technologien der Zukunft: Untersuchung und Segmentierung biointelligenter Anwendungsfälle
Zur Beantwortung dieser Fragen im Rahmen der Untersuchung internationaler Benchmark Biointelligenz (InBenBio) haben wir zunächst 17 Befähigertechnologiefelder definiert, welchen sich die einzelnen Technologien, Produkte und Dienstleistungen der biointelligenten Wertschöpfung zuordnen lassen. Beispiele hierfür sind Bioraffinieren und Bioreaktoren, Smart Greenhouse und Smart Farming, Tissue Engineering, Biofoundries und Hochdurchsatzscreening durch Laborautomatisierung und Biosensoren und Bioaktuatoren. Insgesamt wurden 414 unterschiedliche Technologien identifiziert, welche dem Konzept der biointelligenten Wertschöpfung entsprechen. Fast zwei Drittel der Technologien lassen sich dem Bedürfnisfeld Gesundheit zuordnen. Von den elf Leitländern sind vor allem die USA (34 %) und Deutschland (21 %) Herkunftsländer von Technologien.
Von Theorie zu Praxis: Literatur- und Patentanalyse der Biointelligenz
Die Technologienrecherche wurde in einem nächsten Schritt durch eine Analyse der Literatur und Patentanmeldungen bzw. – erteilungen ergänzt. Hierbei wurden über 15.000 wissenschaftliche Veröffentlichungen und circa 5.300 Patenterteilungen zu biointelligenten Technologien aus den elf Leitländern identifiziert. Aus der zeitlichen Verteilung von Patenten und Veröffentlichungen konnten zwei Gruppen unterschieden werden. Applikationsorientierte Befähigertechnologiefelder finden bereits heute verstärkt Anwendung in der Praxis, was sich in einem stark steigenden Anteil an Patenterteilungen niederschlägt. Forschungsorientierte Felder weisen hingen eine geringere Quote an Patenterteilungen auf, wohingegen die Anzahl und das Wachstum der wissenschaftlichen Veröffentlichungen hoch sind.
Nutzung des Potenzials: Prognose des zukünftigen Marktwachstums
Im nächsten Schritt wurden die definierten Befähigertechnologiefelder durch eine Analyse von derzeitigen Marktvolumen und zukünftigen Marktwachstumsraten betrachtet. Das derzeitige Marktvolumen aller Technologien und Technologienbereiche lag demnach bei 139 Mrd. USD. Bis zum Jahr 2030 könnte sich diese Summe auf über 400 Mrd. USD erhöhen. Für das Jahr 2040 konnte sogar ein Anstieg auf knapp 850 Mrd. USD prognostiziert werden. Mit einer Wachstumsrate von über 10 % pro Jahr wachsen Märkte der biointelligenten Wertschöpfung deutlich stärker als andere Sektoren, womit der Marktanteil in der Zukunft signifikant steigen dürfte. Bei der Analyse konnten drei Arten an Märkten unterschieden werden: Wachstums- und Potenzialmärkte zeichnen sich durch sehr hohe Wachstumsraten von bis zu 30 % pro Jahr aus. Das derzeitige Marktvolumen ist in der Regel geringer. Reife und etablierte Märkte haben bereits heute ein hohes Marktvolumen, doch die Marktwachstumsrate ist im Gegenzug geringer. Die dritte Gruppe lässt sich unter dem Stichwort Opportunitätsmärkte zusammenfassen, da diese sowohl bei Marktvolumen, als auch bei den Wachstumsraten vergleichsweise geringere Werte aufweisen.
Blick ins Detail: Auszug aus der Analyse der 17 Befähigertechnologiefelder
Von der Farm zum Datenzentrum: Wie Smart Greenhouse und Smart Farming die Landwirtschaft neugestalten
Das Befähigertechnologiefeld Smart Farming und Smart Greenhouse vereint Technologien, welche die traditionelle Landwirtschaft, zum Beispiel durch Automation, KI-basierte Steuerung und Simulation sowie Integration von Sensoren und Aktuatoren, auf ein neues Level bringt. Konkrete Konzepte sind Precision Agriculture, Vertical Farming und Aquaponics. Insbesondere die USA und Deutschland sind Vorreiter in diesem Themenbereich. UK und Irland sowie Australien beteiligen sich zudem an der wissenschaftlichen Untersuchung des Themas. Bei den Patenterteilungen hat hingegen China die Nase eindeutig vorne. Hinsichtlich der Marktanalyse kann das Befähigertechnologiefeld als etablierter Markt eingeordnet werden, da das aktuelle Marktvolumen bereits sehr hoch ist und das zukünftige Wachstum im Vergleich zu anderen Technologien eher moderat.
Lebendige Oberflächen: Biofunktionale Materialien und ihre Anwendung im Tissue Engineering
Unter Tissue Engineering und biofunktionale Materialien versteht sich die künstliche Herstellung von funktionsfähigem, biologischem Gewebe. Anwendungen finden sich beispielsweise in der regenerativen Medizin (Organdruck), bei Plattformen (z.B. Organ-on-a-Chip), bei In-vitro-Fleisch und zellulärer Landwirtschaft sowie der biohybriden Softrobotik. Auch in diesem Feld stechen die USA und Deutschland als Hauptakteure hervor. Forschungsseitig sind zudem China sowie UK und Irland aktiv. Insgesamt ist das Befähigertechnologiefeld eher anwendungsorientiert, da konkrete Technologien und Patente in den letzten Jahren stark gestiegen sind. Das aktuelle Marktvolumen kann derzeit noch als gering eingestuft werden, während das Marktwachstum der nächsten Jahre sehr hoch bewertet wird. Damit gehört das Technologiefeld zu den zukünftigen Potenzialmärkten.
Labor der Zukunft: Biofoundries und Hochdurchsatzscreening durch Laborautomatisierung
In heutigen Biofoundries sind viele Prozesse manuelle oder lediglich teilautomatisiert. Die Laborautomatisierung und Hochdurchsatzscreening sind deshalb Schlüsseltechnologien für viele nachgelagerte Sektoren und Anwendungsfälle von genetisch optimierten Organismen. Insbesondere in Biopharma (Therapien, Medikamente), industrieller Biotechnologie (Chemikalien, Enzyme) und für die Herstellung von Biosensoren und Bioaktuatoren kommen Erzeugnisse aus Biofoundries zum Einsatz. In diesem Segment sind die USA, Kanada und Deutschland führend. Ein Teil der Forschung wird darüber hinaus in China sowie UK und Irland betrieben. Insgesamt kann der Bereich der Gruppe anwendungsorientierter Befähigerfelder zugewiesen werden. Biofoundries und Hochdurchsatzscreening können derzeit noch als Opportunitätsmarkt bezeichnet werden, da sowohl das prognostizierte Marktwachstum, als auch das aktuelle Marktvolumen geringer sind, als bei anderen Feldern. Zur Hebung der Potenziale sind weitere Investitionen und Forschungen in einzelne Teilbereiche (z.B. Einsatz von Laborrobotik) notwendig.
Eine ausführliche Beschreibung und Analyse aller 17 Befähigertechnologiefelder finden Sie in der Broschüre der Untersuchung InBenBio.