H. Fischer: Biodiversitet som grunnlag for fremtidens kjemi 1 Biodiversitet som grunnlag for fremtidens kjemi Gjestepost i spesialheftet "Business and Biodiversity" EU-koordineringskontoret for Deutscher Naturschutzring Av dr. Hermann Fischer, AURO Pflanzenchemie AG, Braunschweig – fischer@auro.de

Råvaregrunnlaget for dagens kjemi

Moderne industriell kjemi er svært lite variert når det gjelder råvaregrunnlaget. For syntetisk produksjon av det omfattende produktspekteret er en enkelt karbonbærer stort sett tilstrekkelig: Råolje. At dette fossile råstoffet, avhengig av hvor det finnes, forekommer i flere varianter er nærmest et irriterende element: De første prosesstrinn mot den kjemiske syntesen består først og fremst i å produsere så ensartede råoljefraksjoner som mulig, som så kan bli ytterligere behandles i standardiserte prosesser. Med dette råstoffgrunnlaget har kjemien hatt gode forhold i mange tiår: Råolje var lett tilgjengelig, billig og, på grunn av sin kjemisk monotone natur, fremmet kreativiteten til syntetiske kjemikere og ansporet dem til å utvikle hele kaleidoskopet av syntetiske farger, fibre. , plast, aromaer, biocider, overflateaktive stoffer etc. fra denne ene råstoffbasen ved bruk av de mest raffinerte kjemiske synteseprosessene. I dag er det klart at denne typen "fossil" kjemi har sine begrensninger, og når det gjelder råolje som en ikke-fornybar ressurs, ser man de første tegnene på knapphet, og de stigende prisene og kampen om distribusjon viser tydelig at uunngåelig slutt på denne ressursen. Men det er ikke bare de fossile kildene til dagens kjemi som er begrenset, men også deres reservoarer. Råolje er et gigantisk geologisk karbonlager. Brakt til overflaten, behandlet og – forhåpentligvis ganske raskt – brutt ned, er sluttproduktet av nesten all råoljen som noen gang tappes, det mest stabile karbonholdige molekylet: karbondioksid. Men man ser nå også tydelig at det er en grense for hvor mye mer biosfæren kan ta opp fra dette sluttproduktet. Det er derfor nødvendig med en ny type kjemi, med andre råvarer, prosesser og produkter, dersom denne industrien ønsker å ha en fremtid også i «post-fossil»-tiden.

Råvaregrunnlaget for fremtidens kjemi

Andre typer fossile karbonkilder regnes ikke som fremtidens kjemi. Enten det er naturgass, steinkull eller brunkull – disse råvarene kan verken løse det nevnte reservoarproblemet eller ressursknappheten. På mellomlang og lang sikt kan fremtidens kjemi kun baseres på fornybare ressurser. Det har de til felles med fremtidens energiforsyning. Men mens fornybar energi også kan oppnås gjennom direkte konvertering av solenergi, er kjemien knyttet til fysiske underlag. Disse trenger ikke å gjenoppfinnes på noen måte – de finnes allerede i biosfæren i en ufattelig rikdom: Dette er selvfølgelig jordens planter. Hvert enkelt anlegg er, fra et biokjemisk synspunkt, en perfekt kjemisk fabrikk i mini-utgave, utmerket tilpasset økologisk og fungerer supereffektivt og uten avfall. Som råstoff for den høyt differensierte kjemiske syntesefunksjonen trenger planten kun svært enkle molekyler som karbondioksid og vann, og energibehovet dekkes fullstendig av solens stråler, og i den forbindelse er det som regel tilstrekkelig med diffust lys. Det binder karbondioksid til komplekse karbonforbindelser og gir oksygen i retur. Plantekjemi er solbasert kjemi. Også sett over lengre perioder av evolusjonshistorien, har dette prinsippet vist seg å ha utmerket selvstabilitet. I biosfærens historie har det sikkert vært gjentatte omfattende og voldsomme katastrofer der store deler av det biologiske mangfoldet som hadde utviklet seg ble ødelagt. Men prinsippene for den biosfæriske strukturen til stoffer ble ikke helt glemt under disse destruktive fasene, men ble i stedet stadig optimalisert.

Fremtiden for kjemi er solbasert: Elementært mangfold i stedet for fossil monotoni

Innenfor solbasert kjemi finner vi helt andre forutsetninger enn vi kjenner fra petrokjemi, nemlig et nesten umåtelig mangfold av grunnstoffer. Dette følger utelukkende av at hver enkelt planteart syntetiserer et artstypisk spekter av produkter i sin sekundære metabolisme, som skiller seg fra alle andre planter. I tillegg syntetiserer ikke hver enkelt plante bare ett stoff, men et stort spekter av svært forskjellige kjemiske stoffer. En plante kan dermed f.eks. danner cellulose i stilken, fargestoffer i bladene, voks på bladoverflaten, fett og protein i fruktene samt dufter og harpiks i blomstene, alt i passende mengder, og de enkelte stoffene dannes ikke som et kjemisk rent monostoff , men i et stort spekter av forskjellige kjemiske identiteter. I sin sekundære metabolisme utfører planter dermed kunststykket å skape et enormt materiell mangfold fra et ekstremt begrenset lager av grunnleggende atomer og molekyler. I en direkte sammenligning med moderne industrielle petrokjemikalier ser vi at plantenes stoffproduksjon - i betydningen primærproduksjon - ikke bare viser en mange ganger større kvantitativ produktivitet, men også - i betydningen den enorme differensieringen av resultatene av plantenes sekundære metabolisme – en uforlignelig mye større kvalitativ varians. I planters solbaserte kjemi åpner det seg dermed et kosmos av mangfold: Tusenvis av plantearter danner grunnlaget for hundretusenvis av ulike biogene stoffer. De enkelte områdene på jorden gir da sitt spesifikke, mangfoldige materielle bidrag, i henhold til de klimatiske, geologiske og genetiske forholdene og differensiert etter innbyggernes erfaringer og kjente dyrkings-, høstings- og bearbeidingsteknikker.

Paralleller mellom solkjemi og solenergi

I stedet for prinsippet om enkelhet, er mangfoldsprinsippet immanent for fremtidig utvinning av energi og stoffer: akkurat som det er en meningsfull blanding av alle regenerative energikilder lokalt som gir økologisk og økonomisk mening, er det i hundrevis, ja til og med tusenvis. av forskjellige plantearter, at de ønskede og unikt mangfoldige plantebestanddelene oppstår i fotosyntesens sekundære prosesser – fra fargestoffer til dufter, harpiks, oljer, voks, proteiner til plantefibre. Et annet fellestrekk er det regionale mangfoldet. I begge tilfeller fungerer grunnprinsippet over hele verden: Hvor vinden blåser, hvor elvene renner, hvor tidevannet hersker, hvor solen skinner, hvor planter vokser – overalt er det også mulig å lage energi og stoffer. Begge systemene har også de samme strukturelle fordelene til felles: I begge tilfeller er produktiviteten vesentlig mindre avhengig av tilgjengelig areal enn ved fossil energi og materialproduksjon. En solcelle med lite areal er praktisk talt like effektiv som en stor. Ti planter produserer nå bare ti ganger så mange solbaserte råvarer via fotosyntese som en enkelt plante. For å oppnå økt produktivitet er det lite nyttig å la produksjonen av en bestemt planteråvare strekke seg over dusinvis av kvadratkilometer – tvert imot skaper det ytterligere problemer (flere skadedyr i monokulturer, monotoni i landskapet, etc.). En av de positive konsekvensene av dette strukturelle prinsippet er at desentralisering av produksjonen blir åpenbar. På denne måten unngås store kostnader for fordeling av de genererte energimengdene eller stoffene – mindre trafikk, mindre utslipp, ingen strømmaster, ingen høye skorsteiner, ingen overdimensjonerte bygningsmodningstiltak. Det som skal brukes lokalt produseres også lokalt: under kritiske øyne, ører og neser til forbrukerne, som dermed kan identifisere seg med produktene som skapes «i vår egen bakgård». På denne måten er medbestemmelse og medvirkning i utformingen av bomiljøet mulig i en helt annen grad enn tilfellet er med det ekstreme skillet mellom produksjon og behov som finnes i dag – for ikke å snakke om linjetapene ved strømdistribusjonen, som kan unngås. Med en regional og lokal produksjon av energi og råvarer, kommer disse ut av sin anonymitet ('et sted', 'på en eller annen måte' og 'fra noen') og blir fullstendig gjennomsiktige, og blir i sin tur den umiddelbare tilstedeværelsen av personene det gjelder ansvar.

Intakt biologisk mangfold som en forutsetning for og konsekvens av en ny kjemi

I den grad den fremtidige kjemien høster rikdommen som tilbys av tusenvis av forskjellige plantearter med deres individuelle fotosyntetiske produktivitet, er denne fremtidige kjemien helt avhengig av et intakt, rikt biologisk mangfold. Enhver utarming av artene i dyre- og planteverdenen begrenser på sin side mangfoldet og produktiviteten til plantekjemi. Denne prosessen med utarming har allerede blitt sett i de siste tiårene og århundrene. Der det før fantes et nesten uendelig antall varianter av plantefarger som indigoblått, krabberødt eller tørkede fargestoffer i alle andre fargenyanser, har tilbudet i dag krympet til svært få varianter og varianter. Mange av disse naturlige stoffene, som hver for seg gjør en petrokjemisk syntese overflødig, har allerede forsvunnet fullstendig. Andre naturlige plantestoffer som f.eks det en gang uhåndterlige mangfoldet av essensielle oljer og dufter har litt etter litt blitt offer for en sentralistisk regulatorisk vanvidd i f.eks. de europeiske lov- og direktivmyndighetene, hvis endimensjonale reguleringsideal åpenbart ikke kan bringes i tråd med mangfoldet av naturlige stoffer – de virker forstyrrende på den byråkratiske standardiseringstrangen – men som er svært imøtekommende overfor de skreddersydde petrokjemikaliene med deres nøyaktig definerte molekylære egenskaper og oligopolistiske strukturer. Det er derfor på høy tid at kvaliteten på stoffene fra en solbasert kjemi og deres egnethet for bruk i fremtiden igjen får den anerkjennelsen og støtten i offentligheten som de fortjener. For så vidt er den globale kampen for bevaring av det evolusjonært dannede og kjente biologiske mangfoldet også en kamp mot monotonien og monopoliserende tendenser til de globaliserte byråkratiene og økonomiene. De som gjør en innsats for å sikre biologisk mangfold bør derfor også ta hensyn til at tapet av det kjemiske mangfoldet av plantestoffer ofte er en irreversibel prosess, som vil ta bitter hevn i fremtiden når vi - etter slutten av "fossile"-tiden , men faktisk selv nå – vil i sin helhet bli referert til den kjemisk-biologiske rikdommen som planteverdenen gir oss. Med referanse til de to hovedbegrepene i tittelen til dette spesialheftet, resulterer grunnlaget som er skissert her i følgende prediksjon, som selvfølgelig ikke er begrenset til kjemisk industri, men gjelder for enhver type virksomhet: "Forretningen vil være basert på på intakt biologisk mangfold, ellers blir det ingen virksomhet“.