Handbook of Circular Bioeconomy
- Open Access
- 2026
- Open Access
- Buch
- Herausgegeben von
- David Zilberman
- Jie Zhuang
- Justus Wesseler
- Madhu Khanna
- Buchreihe
- Natural Resource Management and Policy
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
Über dieses Buch
Das Buch zielt darauf ab, die Entwicklung von Ausbildungs-, Forschungs-, Politik- und Ingenieurpraktiken im Bereich der Kreislaufbioökonomie in globalen Gemeinschaften zu fördern, um Studenten, Doktoranden und Fachleute zu begünstigen. Es wird erwartet, dass das Buch zukünftige landwirtschaftliche Aktivitäten leiten, die Beziehungen zwischen Stadt und Land neu gestalten, die wirtschaftliche Regeneration fördern und wissenschaftsbasierte Regulierungen und Strategien verbessern wird, um soziodemografische Gerechtigkeit und Widerstandsfähigkeit in klimagefährdeten Gemeinschaften zu gewährleisten. Das Buch wird Investitionen in neue, auf natürlichen Ressourcen basierende Industrien anregen und dazu beitragen, die Herausforderungen des Klimawandels, der Ernährungssicherheit, des Schutzes der Artenvielfalt und der Realisierung des Netto-Null-Emissionsziels zu bewältigen. Dieses Buch ist frei zugänglich.
Mit KI übersetzt
Über dieses Buch
The book aims to facilitate the development of circular bioeconomy education, research, policy, and engineering practices in global communities to benefit undergraduate and graduate students and professionals. The book is expected to guide future farming activities, reshape urban-rural relationships, promote economic regeneration, and improve science-based regulations and policies to ensure socio-demographic justice and resilience in climate-vulnerable communities. The book will stimulate the investment in new natural resource-based industries and contribute to addressing the challenges of climate change, nutrition security, biodiversity conservation, and realization of the net zero emission goal.
This book is open access.
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Inhaltsverzeichnis
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Strategies and Impacts of a Circular Bioeconomy
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Frontmatter
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Chapter 1. What Is the Bioeconomy and How Does It Make a Difference? An Introduction
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel seziert die Entwicklung der Bioökonomie von einem linearen Modell - das auf fossilen Ressourcen beruht - hin zu einem kreisförmigen Rahmenwerk, das Nachhaltigkeit, Abfallreduzierung und regenerativen Praktiken Priorität einräumt. Es untersucht verschiedene Perspektiven, von den naturwissenschaftlichen und technischen Standpunkten von Wissenschaftlern und Ingenieuren bis hin zu den politikorientierten Ansätzen der USA. Verwaltung und der Europäischen Union. Zu den zentralen Schwerpunkten zählen die Rolle von Kreislauftechnologien, Lieferketten und politischen Anreizen bei der Förderung dieses Übergangs sowie die Herausforderungen der Ausweitung der biobasierten Fertigung und der Förderung multidisziplinärer Zusammenarbeit. Das Kapitel untersucht außerdem, wie integrierte Lieferketten, staatliche Maßnahmen und moderne Biotechnologien den Wandel hin zu einer Kreislaufbioökonomie beschleunigen können, wobei der Schwerpunkt auf der Verringerung von Umweltschäden und der Steigerung der Ressourceneffizienz liegt. Beispiele aus der realen Welt, wie der Einsatz schwarzer Soldatenfliegen zur Abfallumwandlung und die Integration zirkulärer Praktiken in der Agrarindustrie, veranschaulichen die praktischen Anwendungen und Vorteile dieser Strategien. Darüber hinaus geht der Text auf das Potenzial von Makroalgen, Biokunststoffen und KI-getriebenen Innovationen ein, um die Ziele der Bioökonomie weiter voranzutreiben. Durch die Berücksichtigung der Komplexität von Politik, Technologie und Marktdynamik bietet das Kapitel eine umfassende Roadmap für Fachleute, die eine nachhaltige Kreislaufbioökonomie verstehen und zur Entwicklung beitragen wollen.KI-Generiert
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AbstractThe discovery of the DNA and the enhanced capacity to manage living organisms, combined with the challenges of climate change, food security, and rural development, led to the emergence of the concept of the bioeconomy. A broad definition of the bioeconomy is a sector of the economy that relies on living organisms and biological processes and services. The definition of the bioeconomy varies among nations reflecting different emphases and capabilities. The bioeconomy consists of multiple sectors and is evolving over time. This book is divided into three main segments. The first provides diverse perspectives on the bioeconomy, reflecting different geographic and disciplinary points of view. The second focuses on specific sectors and approaches within the bioeconomy and their development. The third presents several studies on emerging bioeconomy sectors in Latin America and other continents. -
Chapter 2. Circular Bioeconomy Systems: A Path Toward a Sustainable Future
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht die dringende Notwendigkeit des Übergangs von linearen, fossilen Ökonomien zu Kreislaufsystemen der Bioökonomie, um den Herausforderungen der Nachhaltigkeit zu begegnen und den Anforderungen einer wachsenden Weltbevölkerung bis 2050 gerecht zu werden. Er beginnt mit einer Skizze des aktuellen Zustands der Wirtschaft, die überwiegend linearer und fossiler Art ist, und beleuchtet die nicht nachhaltigen Praktiken, die endliche Ressourcen erschöpfen, enorme Mengen an Abfall erzeugen und zum Klimawandel beitragen. Der Text stellt das Konzept der Kreislaufbioökonomie (CBS) vor, die gestaltete Biosysteme mit den Ökosystemen der Natur verwebt, um eine nachhaltige und profitable Wirtschaft zu schaffen. CBS zielt darauf ab, fossile Ressourcen durch erneuerbare biologische Materialien zu ersetzen, Abfall zu minimieren und natürliche Systeme zu regenerieren, indem die zyklischen Prozesse der Natur nachgeahmt werden. Das Kapitel betont die Bedeutung der Einführung der fünf Prinzipien der Kreislaufwirtschaft: Steigerung der Ressourceneffizienz, Gestaltung von Abfall und Umweltverschmutzung, Beibehaltung der Nutzung von Produkten und Materialien, Regeneration natürlicher Systeme und Bereitstellung wirtschaftlicher Vorteile. Außerdem wird die Rolle von Biosystems Engineering bei der Innovation von Bioproduktionsprozessen zur Förderung nachhaltiger CBS diskutiert. Darüber hinaus betont der Text die Notwendigkeit einer multidisziplinären Zusammenarbeit und eines Denkens auf Systemebene, um den komplexen Herausforderungen des Übergangs zu Kreislaufsystemen zu begegnen. Es präsentiert eine modellhafte Allianz von Berufsgesellschaften und Interessengruppen, die zusammenarbeiten, um innovative Lösungen zu entwickeln und die Einführung von CBS zu fördern. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Bedeutung des Wandels von Denkweisen und Gewohnheiten durch Bildung und gelebte Erfahrungen, um eine nachhaltige Zukunft zu schaffen.KI-Generiert
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AbstractNature’s intertwined biochemical processes, powered by solar energy, use the Earth’s resources to form biogeochemical cycles to create circles of life that provide food for sustaining life. These circles of life loop back used bio-resources to conserve them for future use. In the past, with a small global population distributed widely, the Earth produced surplus quantities of biological materials that were fossilized, and extra fresh water and minerals were stored below the Earth’s surface. However, over the past 100 years, with increasing knowledge and skills to modulate and regulate biochemical processes, humans have created biosystems (agriculture, forestry, aquaculture, and bioreactors) that mine the Earth’s stored resources and exploit them with greater efficiency than ever before. These biosystems have been very successful for meeting the ever-increasing human demands, but they have also been depleting stored natural resources and increasingly unwanted byproducts. Discarded byproducts pollute soil, water, and air and adversely affect functions of Earth’s ecosystems that renew and conserve resources to sustain the future. This chapter provides an overview on the importance of transitioning to circular bioeconomy systems, and having biological materials become the dominant resource for entire value-chains. It presents the complexities of bio-based systems, and the need for a multidisciplinary-systems approach for overcoming hurdles in the path to achieving a more circular bioeconomy. It also presents the need and suggests ways to build a professional society alliance and create an ecosystem in which self-organized multidisciplinary teams innovate system-level solutions for advancing toward more sustainable Circular Bioeconomy Systems. -
Chapter 3. Building a Better Bioeconomy, from the Ground Up: Scaling Bioeconomy Development to Reduce Risk in Biobased Value-Chain Investments
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenIn diesem Kapitel werden die Kernprinzipien der Bioökonomie und ihr transformatives Potenzial branchenübergreifend seziert, von der Landwirtschaft bis zur Fertigung. Es beginnt damit, die Bioökonomie durch eine praktische Brille zu definieren und globale Initiativen mit zielorientierten Beschreibungen zu verschmelzen, um ihren Umfang und ihre Ziele zu verdeutlichen. Anschließend untersucht der Text biobasierte Wertschöpfungsketten, unterscheidet zwischen traditioneller biobasierter Produktion und modernster Biomanufacturing und hebt die Rolle von Ökosystemleistungen bei der Aufrechterhaltung dieser Systeme hervor. Eine detaillierte Taxonomie kategorisiert die Aktivitäten der Bioökonomie in biobasierte Produktion, Biomanufacturing und Ökosystemdienstleistungen und veranschaulicht, wie jede einzelne zur Verringerung von Abfall und zur Förderung erneuerbarer Ressourcen beiträgt. Das Kapitel befasst sich auch mit den USA Das Engagement der Regierung für die Bioökonomie, das die Entwicklung der Bundespolitik von 2010 bis 2024 verfolgt, einschließlich wichtiger Anordnungen und Finanzierungsprogramme wie die Investition in Höhe von 6 Milliarden Dollar gemäß Executive Order 14081. Es untersucht den Biomasse Supply Plan und den Implementierungsrahmen des USDA und zeigt auf, wie öffentliche Investitionen biobasierte Wertschöpfungsketten abbauen und Innovationen in Sektoren wie nachhaltigen Flugtreibstoffen, Biokohle und biologisch abbaubaren Kunststoffen vorantreiben. Das Kapitel schließt mit Lehren aus der Steuerung der Bioökonomie und betont die Bedeutung klarer politischer Prioritäten, behördenübergreifender Zusammenarbeit und der Notwendigkeit rigoroser Methoden zur Steuerung zukünftiger Investitionen. Die Leser erhalten ein differenziertes Verständnis der Struktur der Bioökonomie, ihrer wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile und der strategischen Rahmenbedingungen, die ihr Wachstum prägen.KI-Generiert
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AbstractArticulated with practical goals and inclusive metrics, bioeconomy development initiatives can scale biobased value chains to confront the gathering storm of environmental, geopolitical, and socioeconomic challenges facing societies around the world. After 10 years of focusing its bioeconomy efforts on biotechnology and related R&D, the USA began to increase emphasis on biobased value chains in 2022 with the issuance of then-President Biden’s Executive Order 14081 (the “Bioeconomy EO”). While retaining significant activity in biotech innovation, much of the investment programming implemented under the Bioeconomy EO was directed toward de-risking biobased product manufacturing at higher technical readiness levels. This fostered participation by more productive enterprises and diverse stakeholders in advancing the bioeconomy, and it portended greater impact for rural economic development and defossilization of energy and manufacturing sectors. The underlying objective was to leverage ample funding from then-recent legislation in a way that would reduce risk significantly enough to catalyze greater magnitudes of investment through public–private partnerships. This would in turn promote economies of scale with the ultimate goal of achieving price competitiveness and sustained feasibility in the market.Though important accomplishments were achieved in the 2 years before the Bioeconomy EO was rescinded by the subsequent Administration, the effectiveness of these programs could have been further improved using more systematic methodologies to prioritize investments across specific sectors, segments, and geographies, with forecasting of outcomes for ecological and socioeconomic resilience.Adaptation and synthesis of such methodologies should be explored, based on comparative assessment with other action-oriented bioeconomy initiatives around the world. This is necessary to meet a higher standard of rigor in risk assessment and reduction required to attract private-sector investment and stakeholder support, which is increasingly relied upon given increasing demands on public funds for other purposes. For maximum effect, such efforts should dovetail with high-visibility development opportunities where public–private partnerships for investments in sustainability and innovation already have strong momentum. -
Chapter 4. Building Supply Chains to Create a Climate-Smart Circular Bioeconomy
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht die entscheidende Rolle von Lieferketten beim Aufbau einer klimaintelligenten Kreislaufbioökonomie (CSB), einem System zur Bekämpfung des Klimawandels bei gleichzeitiger Förderung von Wirtschaftswachstum und ländlicher Entwicklung. Es beginnt mit der Definition des CSB und seiner Komponenten, darunter klimafreundliche Landwirtschaft, traditionelle Sektoren der Bioökonomie und die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft - Wiederverwendung, Recycling und Abfallreduzierung. Anschließend seziert der Text Struktur und Dynamik von Lieferketten, unterscheidet zwischen Innovationslieferketten (Forschung, Entwicklung und Kommerzialisierung) und Produktlieferketten (Rohstoff, Verarbeitung und Vertrieb) und hebt deren symbiotische Beziehung hervor. Die Leser erfahren mehr über die vier Schlüsseltypen der Lieferkette der Bioökonomie: blau (aquatische Ressourcen), grün (terrestrische Flora und Fauna), braun (Abfall- und Reststoffrecycling) und weiß (Biomanufacturing und Bioengineering), die jeweils einzigartige Herausforderungen und Chancen bieten. Das Kapitel geht den Herausforderungen bei der Gestaltung kreisförmiger Lieferketten wie Rückstandsmanagement, politischen Anreizen und der Notwendigkeit der Widerstandsfähigkeit gegen Klimaschocks und Marktstörungen nach. Es untersucht auch Beispiele aus der realen Welt, wie die Integration von Biokraftstoffen, Präzisionslandwirtschaft und Biotechnologie, um zu veranschaulichen, wie Lieferketten für Nachhaltigkeit optimiert werden können. Am Ende betont das Kapitel die Bedeutung politischer Rahmenbedingungen, technologischer Innovation und globaler Zusammenarbeit bei der Beschleunigung des Übergangs zu einem CSB und bietet eine Roadmap für Fachleute zur Umsetzung dieser Strategien in ihren eigenen Sektoren.KI-Generiert
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AbstractThe twenty-first century presents significant environmental challenges that demand innovative energy and material production approaches. A Climate-Smart Circular Bioeconomy (CSB) uses renewable resources to integrate sustainability, economic growth, and rural development using renewable resources. This chapter explores the development of CSB, emphasizing the role of supply chains in converting biomass feedstocks into various products. The analysis highlights the interplay between innovation and product supply chains and the potential of bioeconomy sectors, such as white, blue, green, and brown supply chains. Overcoming anti-science attitudes, including banning biotechnology and climate change denial, will accelerate the development of the CSB. It will benefit from policies including global public investment in research and development, science-based regulations, carbon pricing, and subsidies for introducing new technologies. -
Chapter 5. Bioeconomy, Agriculture, and the Circular Economy: Opportunity and Challenges. Lessons Learned from the EU BioMonitor Project
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht die Schnittmenge zwischen Bioökonomie, Landwirtschaft und Kreislaufwirtschaft und stützt sich dabei auf Erkenntnisse aus dem EU-Projekt BioMonitor. Sie beginnt mit der Definition der Bioökonomie und ihres Potenzials, fossile Ressourcen durch erneuerbare biologische Ressourcen zu ersetzen, was zu mehreren nachhaltigen Entwicklungszielen beiträgt. Der Text hebt die Synergie zwischen Bioökonomie und Kreislaufwirtschaft hervor und betont Ressourceneffizienz, Abfallminimierung und kontinuierlichen Materialeinsatz. Historische Wirtschaftstheorien wie die der Physiokraten und von Thünen werden erneut untersucht, um moderne Prinzipien der Kreislaufwirtschaft innerhalb eines breiteren wirtschaftlichen Rahmens zu kontextualisieren. Das Kapitel präsentiert auch empirische Erkenntnisse und methodische Innovationen aus dem BioMonitor-Projekt, einschließlich fortschrittlicher Modellierungswerkzeuge wie Input-Output-Analyse, Materialflussmodelle und hybride Rahmenwerke. Diese Instrumente bieten wertvolle Einblicke in die wirtschaftliche, ökologische und soziale Dimension der Bioökonomie. Ein zentraler Schwerpunkt ist die Messung des Beitrags der Bioökonomie zur nachhaltigen Entwicklung, wobei detaillierte Prognosen für die Produktionstrends der Bioökonomie in der EU bis 2050 vorliegen. Der Text untersucht auch die sozioökonomischen Auswirkungen der Klärschlammverwertung, insbesondere der Produktion von Biodüngemitteln in Italien, und diskutiert die Rolle der Bioraffinerien für die regionale Entwicklung und das Beschäftigungswachstum. Schließlich behandelt das Kapitel zukünftige Chancen und Herausforderungen in der Bioökonomie, einschließlich innovativer Technologien wie synthetischer Biologie, Präzisionslandwirtschaft und Biomediation, sowie die Notwendigkeit harmonisierter Strategien und Bildungsprogramme, um den Übergang zu einer Kreislaufbioökonomie zu unterstützen.KI-Generiert
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AbstractThis chapter analyzes the evolving relationship between the bioeconomy, agriculture, and the circular economy, drawing insights from the EU Horizon 2020 BioMonitor project. It begins by placing the bioeconomy within the broader sustainability agenda, revisiting classical economic thought, and demonstrating how principles of circularity can enhance the value of biological resources while respecting ecological limits. This chapter quantifies Europe’s bioeconomy’s size, growth trajectories, and material flows using newly developed indicators and methods such as environmentally extended input–output analysis, the Bio Flow Monitor, and the BioMAT model. It identifies sectoral hotspots and evaluates the socio-economic and environmental trade-offs involved. Case studies on sludge-based biofertilizer production and regional biorefineries illustrate how hybrid modeling captures the connections between upstream and downstream processes, employment effects, and uncertainties. The results indicate that the value added by bio-based sectors and job creation are growing, particularly in food production, biofuels, and high-value chemicals. However, these sectors still represent a modest share of total economic activity, and their benefits are contingent upon coherent policies, reliable data, and the cascading use of biomass. This chapter concludes by outlining future opportunities and challenges for a bioeconomy transition in the EU, including essential research, regulatory, and skills priorities needed. -
Chapter 6. Principles, Implementation, and Policy Challenges for a Circular Bioeconomy
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel vertieft die Kernprinzipien der Kreislaufbioökonomie, eines Rahmenwerks, das Kreislaufwirtschaft und Bioökonomie harmonisiert, um Ressourcenknappheit und ökologische Fragilität zu bekämpfen. Es beginnt damit, den historischen Wurzeln der Zirkularität nachzuspüren, von der physiokratischen Ökonomie des 18. Jahrhunderts über die moderne industrielle Ökologie bis hin zu einflussreichen Berichten wie "Die Grenzen des Wachstums". Anschließend seziert der Text die definierenden Prinzipien der Kreislaufbioökonomie - die Nutzung erneuerbarer Ressourcen, die Umsetzung kaskadierender Nutzung zur Abfallvermeidung und die Förderung regenerativen Designs - und veranschaulicht diese Konzepte anhand des Schmetterlingsdiagramms, das zwischen biologischen und technischen Kreisläufen unterscheidet. Ein wesentlicher Teil des Kapitels widmet sich sektorspezifischen Strategien zur Umsetzung der Kreislaufwirtschaft in Land- und Ernährungssystemen, Forstwirtschaft und Holzprodukten sowie biobasierten Ressourcen. In der Landwirtschaft werden regenerative Verfahren, die Verwertung von Lebensmittelverschwendung und die Rückgewinnung von Nährstoffen untersucht, wobei hervorgehoben wird, wie diese Ansätze die Bodengesundheit verbessern und die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen verringern können. In der Forstwirtschaft untersucht sie das Potenzial von Holzabfällen für Energie und Verbundwerkstoffe sowie die neu entstehende Rolle von Massenholz im nachhaltigen Bauen. Der Abschnitt über biobasierte Ressourcen behandelt die Produktion von Bioenergie sowie biobasierte Chemikalien und Materialien und betont die Rolle thermochemischer und biochemischer Umwandlungsprozesse bei der Schaffung nachhaltiger Alternativen zu fossilen Brennstoffen. Das Kapitel bewertet auch kritisch die politischen Rahmenbedingungen, die notwendig sind, um eine Kreislaufwirtschaft zu unterstützen, einschließlich des Aktionsplans der Europäischen Kommission zur Kreislaufwirtschaft und die Herausforderungen, Anreize und Beschränkungen auszubalancieren, um unbeabsichtigte wirtschaftliche und ökologische Folgen zu vermeiden. Schließlich wird die Bedeutung der Ökobilanz bei der Messung des Fortschritts hin zur Zirkularität diskutiert und die Notwendigkeit einer standardisierten Überwachung und Dateninfrastruktur unterstrichen, um die wahre Nachhaltigkeit biobasierter Produkte und Prozesse zu bewerten. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Dringlichkeit des Übergangs zu einer Kreislaufbioökonomie zur Eindämmung des Klimawandels und zum Erhalt der Artenvielfalt und erkennt zugleich die Komplexität der Aufgabe und das Innovationspotenzial öffentlich-privater Partnerschaften an, die von lokalen Umweltbelangen angetrieben werden.KI-Generiert
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AbstractThe concept of a circular bioeconomy is an established theory of natural resources economics. The principles of a circular bioeconomy are aligned with the United Nations Sustainable Development Goals and focus on valorizing cascading values of materials extracted from the biosphere, reducing wastes, and returning carbon and other nutrients to the biosphere after use. Practices to achieve these outcomes include regenerative agricultural production, food waste reduction, and nutrient recovery. Current economic policies do not support these outcomes. The European Commission initiated the European Bioeconomy Policy to transition the European economy into a circular bioeconomy by 2050. The trade requirements for goods entering the European economy will impact production of bioproducts around the world. -
Chapter 7. Regenerative Agriculture Bioeconomy: A Concept Facilitating Agriculture Transition from Circular to Regenerative Systems
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel schließt die Lücke zwischen Kreislaufwirtschaft und regenerativer Bioökonomie und zeigt, wie diese miteinander verbundenen Systeme die Landwirtschaft revolutionieren können, indem sie Ressourcenschleifen schließen und das ökologische Gleichgewicht wiederherstellen. Sie beginnt mit der Definition der Kreislaufwirtschaft (Circular Agriculture, CA) und der Kreislaufbioökonomie (Circular Bioeconomy, CB), wobei ihr gemeinsames Ziel hervorgehoben wird, Abfall zu minimieren und die Ressourceneffizienz durch Praktiken wie die Integration von Nutztieren und die Verwertung von Bioabfällen zu maximieren. Die Diskussion weitet sich dann auf das Konzept der Circular Agriculture Bioeconomy (CAB) aus, das CA und CB zusammenführt, um ein selbsttragendes Wirtschaftsmodell zu schaffen, das die Umweltverschmutzung verringert, die Nahrungsmittelproduktion steigert und die Treibhausgasemissionen verringert. Im Kapitel werden diese kreisförmigen Ansätze der regenerativen Bioökonomie (RAB) gegenübergestellt, die weiter geht, indem degradierte Ökosysteme aktiv wiederhergestellt, Kohlenstoff gebunden und die Biodiversität durch ganzheitliche Praktiken wie Direktsaat, Begrünung und Waldbewirtschaftung gefördert werden. Beispiele aus der realen Welt veranschaulichen, wie diese Systeme in der Praxis funktionieren - von holländischen Milchviehbetrieben, die Gülle recyceln, bis hin zu regenerativen Farmen in North Dakota, die die Bodengesundheit und Ernteerträge verbessern. Der Text geht auch der Rolle der Technologie, insbesondere der KI und Biotechnologie, bei der Optimierung dieser Systeme durch Verbesserung der Präzisionslandwirtschaft, des Abfallrecyclings und der Transparenz der Lieferkette nach. Dennoch schreckt das Kapitel nicht vor den Herausforderungen zurück: Hohe Anfangskosten, mangelndes Bewusstsein und politische Ineffizienzen werden als Haupthindernisse für eine breite Einführung identifiziert. Indem diese Barrieren in Angriff genommen und die wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Vorteile der RAB aufgezeigt werden, liefert das Kapitel überzeugende Argumente dafür, warum regenerative und kreisförmige Modelle nicht nur idealistische Visionen sind, sondern notwendige Schritte in Richtung einer nachhaltigen Zukunft. Für Fachleute, die landwirtschaftliche Praktiken mit Klimazielen und wirtschaftlicher Widerstandsfähigkeit in Einklang bringen wollen, bietet dieses Kapitel eine detaillierte, evidenzbasierte Untersuchung, wie diese Transformation erreicht werden kann.KI-Generiert
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AbstractClosed-loop systems, waste reduction, and efficient resource utilization are key components of circular agriculture (CA) and circular bioeconomy (CB) in agriculture and bio-based industries. Sustainable farming practices and a bio-based economy are linked by the integration of CA and CB, which forms a circular agriculture bioeconomy (CAB). Expanding on this integration, regenerative agriculture bioeconomy (RAB) embraces waste minimization, enhancement of soil health and biodiversity, restoration of degraded ecosystems, and self-sustaining renewability. These practices can maintain the sustainability and resilience of agricultural and economic systems across scales. However, high initial costs, limited policy, and lack of general awareness cast a shadow over RAB’s effectiveness. These barriers can be overcome by policy reforms, innovative technology, and financial incentives. This chapter addresses the definition, solutions, and opportunities associated with RAB practices in comparison with CA and CB. -
Chapter 8. The Bioeconomy and Historically Underserved Communities
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel seziert das Potenzial der Bioökonomie, unterversorgte Gemeinschaften in wirtschaftliche Kraftzentren zu verwandeln, indem es ihre fünf Kernsegmente - grün (Land- und Forstwirtschaft), blau (Aquakultur / Fischerei), braun (Recycling / Wiederverwendung), weiß (Biomanufaktur) und mikrobiell - untersucht. Jedes dieser Segmente bietet unterschiedliche Wege zur Einkommensgenerierung und Widerstandsfähigkeit. Zunächst wird skizziert, wie die Bioökonomie mit dem Klimaschutz, der Ernährungssicherheit und der ländlichen Entwicklung in Einklang steht, dann verlagert sich der Schwerpunkt auf den Biomasse-Lieferplan 2024 des USDA, der sich durch lokale Initiativen zur Verarbeitung von Biomasse, zur Schaffung von Arbeitsplätzen und zur Bodengesundheit an Kleinbauern und benachteiligte Gruppen richtet. Die Diskussion dreht sich dann um die einzigartigen Vorteile und Barrieren für historisch unterversorgte Bevölkerungen, einschließlich schwarzer, indigener, lateinamerikanischer und weiblicher Bauern sowie Haushalte mit begrenzten Ressourcen und angehende Landwirte. Schlüsselgelegenheiten werden in der Produktion von Spezialpflanzen, der algenbasierten Biomanufaktur und in Kreislaufwirtschaftspraktiken wie Kompostierung und Biokohle identifiziert, während Herausforderungen wie finanzielle Beschränkungen, mangelnder Zugang zu Informationen und systemisches Misstrauen gegenüber staatlichen Programmen kritisch bewertet werden. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit gezielter Aus- und Weiterbildung und politischer Interventionen - insbesondere durch Partnerschaften mit HBCUs und landwirtschaftlichen Hochschulen -, um sicherzustellen, dass diese Gemeinschaften voll am Wachstum der Bioökonomie teilhaben und davon profitieren können. Für Fachleute, die sich in dieser sich entwickelnden Landschaft bewegen, zeigen die Erkenntnisse nicht nur das wirtschaftliche Potenzial, sondern auch die sozialen und ökologischen Vorteile einer integrativen Bioökonomie-Strategie.KI-Generiert
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AbstractThis chapter explores the intersection of the emerging bioeconomy and historically underserved communities in the United States. Drawing on USDA data and case studies, this chapter assesses the potential of these segments to foster equitable development, especially as climate change reshapes agricultural geographies and employment landscapes. The green (agriculture, forestry) and brown (waste reuse) bioeconomies present the most immediate opportunities for underserved communities, particularly through specialty crop production, composting, and waste valorization. Significant challenges to integrate into the bioeconomy include limited capital, information asymmetries, mistrust in institutions, and regulatory barriers, which may hinder the participation of small-scale, minority, and female farmers in bioeconomic ventures. It stresses the importance of targeted education and workforce development, particularly through partnerships with land-grant institutions and Historically Black Colleges and Universities (HBCUs). The bioeconomy holds promise it holds for developing countries if appropriate investments in research, infrastructure, and equitable access are made. While the bioeconomy offers a path toward sustainability and equity, realizing its inclusive potential will require coordinated policy action, financial support, and community-driven engagement. -
Chapter 9. The Circular Bioeconomy: Concepts, Opportunities, and Limitations
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel befasst sich mit dem transformativen Potenzial der Kreislaufbioökonomie (CB), einem Modell, das die veraltete Bioökonomie ersetzen soll.KI-Generiert
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AbstractCircular Bioeconomy (CB) represents a transformative shift in how we approach production and sustainability, integrating circular principles with bio-based systems. However, this shift involves complex trade-offs and systemic challenges, demanding a careful balance between economic, environmental, and social priorities. Adopting the CB model means addressing these intricacies, which this study examines from an economic and policy perspective. Key opportunities include growth in bio-based markets, creation of new jobs, and development of new business models. Nevertheless, significant barriers remain, including high initial investment costs, inconsistent policy frameworks, and competition for land and resources. To accurately assess the feasibility of CB, we propose adjusting traditional economic metrics to reflect cascading resource flows, environmental impacts, and policy instruments. A multidisciplinary approach is used to explore how systemic integration across biology, engineering, and economics can help realize the potential of CB. The findings suggest that CB has transformative potential to achieve sustainability and economic resilience. However, its success requires strong policy support, dedicated economic incentives, and innovative financing mechanisms to overcome existing barriers. This study provides critical insights into how CB can drive the transition to a more resilient, circular economy. -
Chapter 10. Incorporating Circular Bioeconomy into the Sustainable Development of Small Farms in the United States: A Socioeconomic Roadmap
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht die zentrale Rolle kleiner Farmen in den USA landwirtschaftliche Landschaft, die ihren Beitrag zur Ernährungssicherheit, Biodiversität und lokalen Volkswirtschaften trotz erheblicher finanzieller, klimatischer und sozialer Herausforderungen hervorhebt. Er geht auf die einzigartigen Schwachstellen kleinbäuerlicher Betriebe ein, darunter wirtschaftliche Instabilität, Auswirkungen des Klimawandels und sozialer Druck, und betont zugleich ihr Potenzial, Nachhaltigkeit durch zirkuläre Bioökonomie-Praktiken voranzutreiben. Der Text führt eine mehrstufige Strategie zur Wiederbelebung kleiner landwirtschaftlicher Betriebe ein, die sich auf vier Schlüsselbereiche konzentriert: finanzielle Unterstützung durch Zuschüsse, Darlehen und steuerliche Anreize; Infrastrukturentwicklung durch regionale Kooperativen und lokale Verarbeitungseinrichtungen; Aus- und Weiterbildung durch landwirtschaftliche Ausbauprogramme und digitale Werkzeuge; und politische Reformen, um Anreize mit den Zielen der Kreislaufwirtschaft in Einklang zu bringen. Im Mittelpunkt dieser Strategie steht ein partizipativer Ansatz, der Landwirte, Forscher und politische Entscheidungsträger in die Mitgestaltung lokal relevanter, erschwinglicher und zugänglicher Lösungen einbezieht. Das Kapitel untersucht auch Governance-Rahmenwerke, einschließlich dezentralisierter politischer Strategien und Multi-Stakeholder-Plattformen, um eine gerechte und nachhaltige Umsetzung sicherzustellen. Durch die Integration dieser Strategien können Kleinbauern in widerstandsfähige, wettbewerbsfähige Systeme übergehen, die zur nationalen Ernährungssicherheit, zur Wiederbelebung des ländlichen Raums und zum Umweltschutz beitragen. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Notwendigkeit institutioneller Reformen, finanzieller Mechanismen und Wissenskoproduktion, um die langfristige Lebensfähigkeit von Kreislaufsystemen der Bioökonomie in der kleinbäuerlichen Landwirtschaft sicherzustellen.KI-Generiert
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AbstractSmallholder farms, which comprise 86% of two million farms in the United States, are essential components of food security, rural economies, and environmental sustainability in the nation. Despite this, small farms are immensely underserved and struggle to obtain access to resources, technology, markets, and financing. Besides increasing disruption of global supply chains, climate change has added an extra layer of pressure—exacerbating the current vulnerabilities through extreme weather, soil degradation, and extended growing seasons, threatening long-term viability. To address these issues, it is crucial to engage and listen to smallholder farmers and their needs, making them a center of the solution design process that considers affordability and practicality. Collaboration between the stakeholders of farm operations, including government agencies, farmers, engineers, and researchers, can help combine resources and knowledge to support climate-smart small-scale farming. It is also important that this support reaches members of marginalized, vulnerable, and underrepresented communities. In this chapter, we explore the adoption of circular bioeconomy principles to ensure resource efficiency, regenerative land use, climatic adaptation, waste management, and many other benefits. Next steps for applying the circular bioeconomy principles include promoting financial support, infrastructure development, agricultural literacy, and policy reform. The ensuing significant aspect of the circular bioeconomy is the advocation for participatory approaches in co-designing circular bioeconomy systems that center affordability and empowerment of farmers. Through these methods, smallholder farmers can become powerful agents of food security, local economic support, and net zero emissions. -
Chapter 11. Alternative Bioeconomy Strategies for Decarbonization
- Open Access
PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht, wie Bioökonomie-Strategien eine zentrale Rolle bei der Erreichung von Netto-Null-Emissionen bis 2050 spielen können. Dabei werden die Grenzen erneuerbarer Energien allein in schwer elektrifizierbaren Sektoren angesprochen. Zunächst werden die drei primären Wege - Photosynthese, thermochemische Prozesse und mikrobielle Systeme - skizziert, die der biobasierten Dekarbonisierung zugrunde liegen, wobei ihre Fähigkeit betont wird, negative Emissionen und Nebeneffekte wie den Erhalt der Artenvielfalt und die wirtschaftliche Entwicklung des ländlichen Raums zu erzeugen. Anschließend gliedert der Text Strategien systematisch in Kohlenstoffbindung und -speicherung (z. B. Aufforstung, Feuchtgebietsrenaturierung, Biokohle), Kohlenstoffsubstitution (z. B. Biokraftstoffe, Biokunststoffe, Biodünger) und Kohlenstoffentfernung (z. B. BECCS) und bewertet jede davon auf ihre technologische Einsatzfähigkeit und Wirtschaftlichkeit. Eine detaillierte Analyse aufstrebender Technologien zeigt, wie Gentechnik und KI / ML die Effizienz der Photosynthese, die Erträge von Rohstoffen und die Prozessoptimierung beschleunigen, während ökonomische Bewertungen die Kosteneffizienz naturbasierter Lösungen wie Aufforstung im Vergleich zu fortgeschrittenen Alternativen hervorheben. Das Kapitel schließt mit umsetzbaren Empfehlungen für politische Entscheidungsträger und Investoren, die die Notwendigkeit regional maßgeschneiderter Ansätze und integrierter Lieferketten betonen, um die Wirkung zu maximieren. Für Fachleute, die sich in der komplexen Landschaft der Dekarbonisierung zurechtfinden, dient dieses Kapitel als maßgeblicher Leitfaden für die Nutzung von Bioökonomie-Strategien, die Klimaziele mit ökonomischer und ökologischer Nachhaltigkeit in Einklang bringen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThis chapter analyzes bioeconomy strategies for decarbonization, emphasizing their importance in achieving global net-zero emissions by 2050. While renewable energy plays a central role in climate mitigation, it cannot alone eliminate fossil fuel dependence due to electrification limits, storage challenges, and sectoral constraints. Bioeconomy strategies complement renewables by leveraging biological systems to capture, substitute, and remove atmospheric CO₂. These strategies are organized into three pathways: photosynthesis, thermochemical conversion, and microbial processes. Together, they enable a diverse set of technologies—ranging from biofuels and bioplastics to soil carbon sequestration and carbon-negative systems like biochar and BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage). Strategies are further categorized into carbon sequestration, carbon substitution, and carbon removal approaches. Technology readiness varies across the portfolio. Afforestation, conventional biofuels, and bioplastics are commercially mature (TRL 9), while algae-based biofuels, microbial CO₂ conversion, and genetic engineering remain in earlier development stages. Economic feasibility also ranges widely. Nature-based solutions like afforestation offer highly cost-effective mitigation ($4.2–16.9/ton CO₂), whereas algae systems and some advanced biofuels are not yet competitive without policy support. Biochar and BECCS occupy a middle ground, offering scalable carbon removal with additional co-benefits for agriculture and energy systems. The chapter calls for targeted investments, policy alignment (e.g., carbon pricing), and regional implementation strategies to scale promising bioeconomy pathways. Emerging tools such as artificial intelligence and biotechnology can further accelerate progress. By delivering both carbon mitigation and broader sustainability outcomes, bioeconomy strategies represent essential components of an integrated, resilient, and low-carbon economic future.
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Technologies for a Circular Bioeconomy
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Frontmatter
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Chapter 12. Diversifying Agriculture, Protecting the Environment, and Stabilizing Economies through Insect Agriculture
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht das bahnbrechende Potenzial der Insektenlandwirtschaft als vielschichtige Lösung für einige der dringendsten ökologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen der Welt. Er beginnt mit einer Skizze des atemberaubenden Ausmaßes der weltweiten Lebensmittelverschwendung - fast 40% aller in den USA produzierten Lebensmittel - und ihrer verheerenden Auswirkungen auf die Umwelt, einschließlich der Treibhausgasemissionen, die denen von 42 Kohlekraftwerken entsprechen. Das Kapitel stellt dann die Insektenhaltung als natürliche und effiziente Methode zur Umwandlung wertloser Abfallströme wie Essensreste, Gülle und sogar Kunststoffe in hochwertige Produkte wie Tierfutter, menschliche Lebensmittelzutaten, Biodünger und Biokraftstoffe vor. Das Kapitel konzentriert sich auf die "großen drei" Insektenarten - Grillen, schwarze Soldatenfliegen und Mehlwürmer - und untersucht ihre einzigartigen biologischen und ökologischen Vorteile, darunter schnelle Fortpflanzungsraten, minimaler Land- und Wasserbedarf und die Fähigkeit, auf vielfältigen organischen Abfällen zu gedeihen. Detaillierte Fallstudien zeigen, wie die Larven der Schwarzen Soldatenfliege die organischen Abfälle aus dem Siedlungsbereich um bis zu 78% reduzieren können, während sie proteinreiche Biomasse für Vieh und Aquakultur produzieren, und wie Mehlwürmer Kunststoffe wie Polystyrol verdauen können, was eine skalierbare Lösung für die Plastikverschmutzung darstellt. Das Kapitel untersucht auch die Nährwertprofile dieser Insekten und zeigt ihren hohen Protein- und Fettgehalt sowie ihr Potenzial als Quellen bioaktiver Substanzen für die pharmazeutische und kosmetische Industrie auf. Über die Abfallumwandlung hinaus diskutiert der Text die wirtschaftlichen und regulatorischen Hindernisse, vor denen die Insektenlandwirtschaft steht, einschließlich der Notwendigkeit standardisierter Sicherheitsprotokolle und öffentlicher Akzeptanzstrategien, um kulturelle Vorurteile gegenüber der Entomophagie zu überwinden. Durch die Synthese modernster Forschung mit realen Anwendungen zeichnet dieses Kapitel ein überzeugendes Bild davon, wie die Insektenlandwirtschaft nachhaltige Nahrungssysteme neu definieren, die Abhängigkeit von traditionellen Proteinquellen wie Soja und Fischmehl verringern und den Weg für eine widerstandsfähigere und kreislauffähige Bioökonomie ebnen könnte. Für Fachleute, die nach innovativen, wissenschaftlich untermauerten Lösungen für globale Herausforderungen in den Bereichen Verschwendung und Ernährungssicherheit suchen, bietet dieses Kapitel einen umfassenden Fahrplan für die Zukunft einer nachhaltigen Landwirtschaft.KI-Generiert
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AbstractInsect production has long been a part of human culture globally. Only more recently hasthis historic practice been industrialized. Today, many different species of insects are mass-produced globally for human consumption as well as being used as feed ingredients for livestock, poultry, fish, and pets. Furthermore, residuals generated from these processes have value as they can be used as fertilizer replacements. The purpose of this chapter is to provide an overview of this industry in its infancy and its value to the bioeconomy. -
Chapter 13. Climate-Smart Technologies and Food Security in the Context of a Circular Bioeconomy: From Adaptation and Resilience to Mitigation
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel vertieft die kritische Schnittstelle zwischen klimafreundlichen Technologien und Ernährungssicherheit im Rahmen einer Kreislaufbioökonomie und bietet eine umfassende Roadmap für politische Entscheidungsträger, Forscher und Branchenführer. Es beginnt mit der Untersuchung der Entwicklung von Kennzahlen zur Ernährungssicherheit, von der Kalorienversorgung bis zur Erschwinglichkeit gesunder Ernährung und der anhaltenden globalen Herausforderung des Hungers, von der über 800 Millionen Menschen betroffen sind. Anschließend seziert der Text die Unterschiede zwischen chronischer und akuter Ernährungsunsicherheit und verbindet sie mit systemischen Problemen wie Armut und plötzlichen Schocks wie Konflikten oder Naturkatastrophen. Ein wesentlicher Teil des Kapitels widmet sich der Erforschung innovativer Lösungen, einschließlich der Präzisionslandwirtschaft, die Technologien nutzt, um den Ressourcenverbrauch zu optimieren und die Umweltauswirkungen zu verringern, und der Agroforstwirtschaft, die Bäume in landwirtschaftliche Systeme integriert, um die Biodiversität und die Kohlenstoffbindung zu verbessern. Die Rolle erneuerbarer Energien in der Landwirtschaft wird ebenfalls hervorgehoben, wobei Agrophotovoltaiksysteme als duale Lösung zur Erzeugung sauberer Energie bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Ernteproduktivität präsentiert werden. Biotechnologie und Bioinformatik erweisen sich als Schlüsselfaktoren für klimaresistente Nutzpflanzen und effizientes Ressourcenmanagement, während die Kreislaufbioökonomie als transformatives Modell positioniert ist, um Abfall zu minimieren und den Wert landwirtschaftlicher Nebenprodukte zu maximieren. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit einer mehrzieligen politischen Agenda - Climate-Smart Circular Bioeconomy (CSCB) -, die Ernährungssicherheit mit ökologischer Nachhaltigkeit in Einklang bringt, und plädiert für interdisziplinäre Zusammenarbeit und evidenzbasierte Entscheidungsfindung, um den systemischen Wandel voranzutreiben. Dieses Kapitel präsentiert eine Mischung aus Spitzenforschung, praktischen Fallstudien und politischen Empfehlungen und stattet die Leser mit dem Wissen aus, Lösungen umzusetzen, die nicht nur nachhaltig, sondern auch gerecht und widerstandsfähig gegenüber dem Klimawandel sind.KI-Generiert
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AbstractThe world faces the grand challenges of meeting the increasing demands for protein-rich food and energy, preserving biodiversity, and minimizing environmental pollution while addressing the threat of increased climate variability and change. Various strategies are being promoted to address this multifaceted challenge. These include circular practices that reduce, recycle, and reuse agricultural wastes (Velasco-Muñoz, J. F., Mendoza, J. M. F., Aznar-Sánchez, J. A., & Gallego-Schmid, A. (2021). Circular economy implementation in the agricultural sector: Definition, strategies and indicators. Resources, Conservation and Recycling, 170, 105618. Fullerton et al., Annu Rev Resour Econ 14(1), pp. 493–514, 2022), climate-smart agriculture, which promotes practices that adapt to climate change, reduce the GHG intensity of agriculture, and increase soil carbon sequestration (Lipper, L., McCarthy, N., Zilberman, D., Asfaw, S., & Branca, G. (2017). Climate smart agriculture: building resilience to climate change (p. 630). Springer Nature.). There has also been a call to transition from a fossil fuel-based economy to a bioeconomy, which applies modern biotechnology and biological resources to produce bioproducts and bioenergy to displace fossil fuels (Philp New Biotechnol 40(2018):11–19, 2018). Digital agriculture—i.e., digitally collecting, storing, analyzing, and sharing electronic data and information on agriculture, a key component of the climate-smart agriculture approach, is used to reduce costs and increase resource use efficiency, thereby contributing to the sustainability of the bioeconomy (Basso, B., & Antle, J. (2020). Digital agriculture to design sustainable agricultural systems. Nature Sustainability, 3(4), 254−256.).This chapter aims to introduce the Climate-Smart Circular Bioeconomy (CSCB) concept as a framework for sustainable economic growth. The CSCB approach extends the circular bioeconomy (Mehta et al. Environments 8(3):20, 2021) to renewable biological resources, minimizing waste and environmental impact by introducing climate-smart practices. Although circular bioeconomy research and policies infrequently extend the concepts to consider practices occurring on farms, ranches, and forests, promoting climate-smart agricultural and forestry practices that sequester carbon or avoid greenhouse gas emissions has been a high policy priority in recent years. We argue below that one should embed these practices within the circular bioeconomy structure and extend the concepts of conservations—valuing and managing natural resources sustainably to ensure their long-term benefits for both present and future generations—and also to support food security and protect biodiversity. By harnessing cutting-edge technologies, economies can significantly reduce their carbon footprints and promote soil health, leading to higher yields when they adopt CSCB practices. The CSCB utilizes biological-based feedstock, from biomass to the black-soldier fly, to produce food, feed, fiber, chemicals, and other manufactured goods. This comprehensive and holistic approach, which integrates a systems approach with environmental and life sciences knowledge, can revolutionize the development of circular strategies for enhancing agricultural production and food safety while addressing the challenges of climate change. The CSCB approach underscores the importance of transdisciplinary research, offering a strategic vision of what can be achieved with environmental and life sciences. CSCB instills hope for a sustainable future and meeting the United Nations’ Sustainable Development Goals—goals structured around five pillars (people, planet, prosperity, peace, and partnership) where progress on any individual pillar is balanced with progress on others. Interdisciplinary work is a potent tool that combines insights and methodologies from different disciplines, leading to new discoveries, approaches, and solutions. It encourages creative thinking and problem-solving by integrating diverse perspectives. Complex issues often transcend the boundaries of a single discipline, and interdisciplinary approaches enable researchers and practitioners to gain a more comprehensive understanding of these issues. By integrating expertise from diverse fields, interdisciplinary work not only helps develop more effective and sustainable solutions to the complex issues brought upon us via climate change, food insecurity, and the need to preserve biodiversity, but also fosters innovation, inspiring us to push the boundaries of what is possible. Overall, interdisciplinary work is essential for tackling complex challenges and promoting a holistic understanding of the real world. -
Chapter 14. Feedstock Choices for Advancing the Bioeconomy in the US and Policy Implications
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel seziert die komplexe Landschaft der Entscheidungen für Biomasse-Rohstoffe zur Förderung der US-Bioökonomie und konzentriert sich auf die wirtschaftlichen Anreize, ökologischen Zielkonflikte und politischen Implikationen, die ihre Einführung prägen. Er beginnt mit einer Skizze der verschiedenen verfügbaren Rohstoffoptionen - die von speziellen Energiepflanzen wie Miscanthus und Switchgrass bis hin zu landwirtschaftlichen Rückständen wie Mais-Stover reichen - und ihren unterschiedlichen Erträgen, Kosten und Umweltauswirkungen in den verschiedenen Regionen der USA. Die Analyse zeigt auf, wie Rohstoffmerkmale wie das Potenzial zur Kohlenstoffbindung im Boden und die Stickstoffauslaugungsraten ihre Eignung für Bioenergie und Bioprodukte beeinflussen, während sie zugleich das kritische Thema der Landnutzungsänderung und ihrer umfassenderen ökologischen Folgen anspricht. Das Kapitel widmet sich dann den wirtschaftlichen Triebkräften hinter der Rohstoffproduktion und untersucht, wie die Verfügbarkeit von Land, Biomassepreise und politische Anreize - wie Steuergutschriften und Biokraftstoffmandate - die Entscheidungen der Landwirte und den gesamten Rohstoffmix beeinflussen. Ein zentraler Schwerpunkt ist die räumliche Variabilität der Break-even-Preise für verschiedene Rohstoffe, was zeigt, dass Miscanthus und Sorghum in Bezug auf die Kosteneffizienz oft besser abschneiden als andere, während Mais-Stover eine kostengünstige, aber ertragsbegrenzte Option bleibt. Die Diskussion über politische Instrumente ist besonders bemerkenswert, da sie die Effektivität von Mandaten, CO2-Steuern und kohlenstoffarmen Brennstoffstandards bei der Förderung einer nachhaltigen Rohstoffproduktion bewertet und zugleich deren unbeabsichtigte Auswirkungen wie einen erhöhten Stickstoffabfluss oder höhere Lebensmittelpreise anspricht. Das Kapitel schließt mit einer Untersuchung der Herausforderungen und Chancen beim Ausbau der Bioökonomie, von der Logistik der Biomasse-Lieferkette bis hin zu den technologischen Hürden bei der Umwandlung von Bioraffinerien und der Notwendigkeit stabiler, langfristiger politischer Rahmenbedingungen zur Unterstützung von Innovation und Investitionen. Durch die Integration wirtschaftlicher, ökologischer und politischer Perspektiven bietet dieses Kapitel eine Roadmap für Interessengruppen, um die Zielkonflikte und Synergien bei der Rohstoffauswahl zu bewältigen und letztlich den Übergang zu einer nachhaltigeren und widerstandsfähigeren Bioökonomie zu leiten.KI-Generiert
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AbstractBiomass feedstocks will be critical for scaling up the bioeconomy in the United States to meet multiple demands for biofuels, sustainable aviation fuel, bioproducts, and biochemicals. There is a wide range of choices of feedstocks, including a variety of dedicated energy crops and crop residues. There are substantial differences in the yields, costs of production, and carbon intensity of these feedstocks and for each feedstock across locations. These feedstocks also differ in the trade-offs they offer among multiple environmental impacts. We discuss the economic factors that will influence the production of these feedstocks and the implications of alternative biofuel and low-carbon policies for the mix of feedstocks that will be incentivized. -
Chapter 15. Biotechnology and Microbial Genomics for Circular Bioeconomy
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial der Biotechnologie und mikrobiellen Genomik bei der Förderung der Kreislaufbioökonomie - eines nachhaltigen Wirtschaftsmodells, das Verschwendung minimiert und die Ressourceneffizienz maximiert. Zunächst werden die Herausforderungen der traditionellen linearen Ökonomien wie Umweltverschmutzung, Ressourcenerschöpfung und Treibhausgasemissionen skizziert, bevor die Kreislaufbioökonomie als praktikable Lösung eingeführt wird. Der Text geht auf die Rolle von Biomasse und Bioraffinerien beim Ersatz fossiler Brennstoffe ein und betont das Wachstum der Bioökonomie und ihre Übereinstimmung mit den Zielen nachhaltiger Entwicklung der Vereinten Nationen. Eine detaillierte Untersuchung der mikrobiellen Genomik zeigt, wie genetische Erkenntnisse neue Anwendungen in der Bioremediation, in landwirtschaftlichen Bioprodukten und in Biokunststoffen erschließen. Das Kapitel beleuchtet innovative Strategien zur Säuberung kontaminierter Ökosysteme, wie den Einsatz von Mikroorganismen zum Abbau von Erdölkohlenwasserstoffen, Pestiziden und Schwermetallen, während gleichzeitig die Skalierbarkeit und Optimierungsherausforderungen dieser Technologien diskutiert werden. In der Landwirtschaft werden Biodünger, mikrobielle Biokontrollmittel und Pflanzenstoffe als nachhaltige Alternativen zu chemischen Inputfaktoren präsentiert, die die Auswirkungen des Klimawandels und die Ernährungssicherheit in Angriff nehmen. Die Produktion von Biokunststoffen - sowohl biobasiert als auch biologisch abbaubar - wird als Schlüsselkomponente der Kreislaufbioökonomie untersucht, wobei der Schwerpunkt auf ihrem ökologischen Nutzen und ihrer wirtschaftlichen Machbarkeit liegt. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Bedeutung politischer Unterstützung, gemeinsamer Forschung und technologischer Fortschritte für den Übergang zu einer nachhaltigeren und widerstandsfähigeren biobasierten Wirtschaft. Die Leser werden ein ganzheitliches Verständnis davon gewinnen, wie Biotechnologie und mikrobielle Genomik den Weg für innovative, umweltfreundliche Lösungen für globale Herausforderungen ebnen.KI-Generiert
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AbstractWorldwide industrialization leads to a high demand for energy and natural resources, high pollution, and greenhouse gas emissions, which are associated with climate change. The circular bioeconomy is based on biological resources that are transformed into services, processes, and products, which are further recycled, minimizing waste/by-products accumulation and environmental pollution. Modern biotechnology uses cellular and molecular processes to develop technologies, products, and services. Microorganisms play a key role in the development of modern biotechnology and participate in diverse fields such as environmental decontamination, agriculture, novel materials, and natural bioproducts. The genomics and bioinformatics of organisms have revolutionized biology, allowing the prediction of biological circuits and pathways for the degradation and synthesis of a wide range of biomolecules and their regulation. Microbial genomics opens the door to biotechnological applications, reducing significantly the research and development efforts. In this review, the sailing routes from the biodiversity through microbial genomics to biotechnological applications of bioremediation, agricultural bioproducts, bioplastics, and natural bioproducts will be analyzed. The contributions of these biotechnological fields to the circular bioeconomy are discussed. Hotspots and achievements in these fields and their potential future developments are highlighted toward a circular bioeconomy, which is essential for the sustainable development of our society. -
Chapter 16. Plastic Pollution: Challenges and Strategies
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PDF-Version jetzt herunterladenKunststoffe haben die moderne Landwirtschaft revolutioniert und durch Werkzeuge wie Mulchfolien, hohe Tunnel und Silagefolien höhere Erträge, effiziente Wassernutzung und verlängerte Vegetationsperioden ermöglicht. Ihre Umweltkosten sind jedoch atemberaubend: Konventionelle Kunststoffe, die in erster Linie aus Erdöl gewonnen werden, zersetzen sich quälend langsam und verunreinigen Böden und Gewässer mit Mikroplastik, das Ökosysteme stört und die menschliche Gesundheit bedroht. Dieses Kapitel geht dem Kern des Problems auf den Grund und seziert die Umweltauswirkungen der Plastikverschmutzung in der Landwirtschaft, von den Verstrickungen und Verschluckgefahren bis hin zu den wirtschaftlichen Schäden, die durch Abfälle im Meer verursacht werden. Dann verlagert sie den Fokus auf den Kern der Krise: das Entsorgungsdilemma. Traditionelle Polyethylenmulche sind zwar effektiv, schaffen aber am Ende der Vegetationsperiode einen logistischen Albtraum, der häufig zu illegalem Verbrennen, Lagern oder Vergraben führt - mit jeweils schlimmen Folgen. Biologisch abbaubarer Kunststoffmulch ist eine vielversprechende Alternative, die auf natürliche Weise im Boden abgebaut werden kann und die Beseitigung und Entsorgung überflüssig macht. Das Kapitel bewertet akribisch ihre Leistung über verschiedene Kulturpflanzen, Klimazonen und Bedingungen hinweg und zeigt gemischte, aber ermutigende Ergebnisse. Einige Nutzpflanzen wie Gurken und Süßkartoffeln gedeihen auf biologisch abbaubarem Mulch gleichermaßen gut, während andere, wie Kürbisse oder Erdbeeren, je nach Mulchtyp und Umweltfaktoren unterschiedliche Ergebnisse aufweisen. Auch das Unkrautmanagement, ein wichtiges Anliegen der Züchter, wird unter die Lupe genommen. Biologisch abbaubarer Mulch erweist sich in kritischen unkrautfreien Zeiten als wirksam, wenn er richtig ausgewählt und angewandt wird. Über die Leistung hinaus wird die wirtschaftliche Durchführbarkeit der Einführung von biologisch abbaubarem Mulch seziert, wobei höhere Vorlaufkosten gegen langfristige Einsparungen bei Arbeitskräften, Entsorgung und Umweltfreundlichkeit abgewogen werden. Auch vor den Herausforderungen schreckt das Kapitel nicht zurück: unvollständiger Abbau, Bildung von Mikroplastik und die Notwendigkeit standardisierter Tests und Richtlinien werden angesprochen. Außerdem werden neue Alternativen wie Papiermulch und Hydromulch erforscht und ihre Vor- und Nachteile in zertifizierten biologischen Systemen aufgezeigt. Ein herausragendes Merkmal dieses Textes ist seine zukunftsgerichtete Perspektive, die für eine Kreislaufwirtschaft in der Landwirtschaft eintritt, in der Kunststoffe entweder vollständig biologisch abbaubar oder unendlich wiederverwendbar sind. Er fordert Innovationen im Biopolymerdesign, ein verbessertes Abfallmanagement und Regulierungsrahmen, um den Übergang zu beschleunigen. Für Fachleute, die Produktivität mit Nachhaltigkeit in Einklang bringen wollen, ist dieses Kapitel ein unverzichtbarer Leitfaden, um sich auf dem komplexen Terrain landwirtschaftlicher Kunststoffe zurechtzufinden, und bietet sowohl einen krassen Realitätscheck als auch eine hoffnungsvolle Roadmap für eine grünere Zukunft.KI-Generiert
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AbstractMore sustainable plastics can play a major role in the biocircular economy. Of the trillions of pounds produced each year, less than 10% are recycled. Thus, the vast majority of waste plastic ends up in the natural environment where it participates in all major biogeochemical cycles, often taking centuries to chemically decompose. Importantly, there is a rapidly emerging literature documenting the massive environmental impacts of these plastics, especially in the form of nano- and microplastics, on organismal, ecosystemic, and human health. Here, we focus on one key aspect of this plastic industry: agricultural plastics. We examine efforts to create more biodegradable and biobased plastics, how these efforts have failed, and how they can be improved to better fit the biocircular economy. -
Chapter 17. Circular Bioeconomy Toward Net-Zero Emission Urban Systems Through FEW Nexus Approach
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial der Kreislaufbioökonomie (CBE) in städtischen Systemen, Netto-Null-Emissionen zu erreichen, indem die miteinander verbundenen Herausforderungen der Verknüpfung von Nahrung, Energie und Wasser (FEW) angegangen werden. Er beginnt mit einer Skizze der Kernprinzipien des CBE und betont seine Rolle beim Übergang von linearen zu kreisförmigen Produktionsmodellen, die wirtschaftliche und ökologische Ergebnisse ausgleichen. Die Diskussion vertieft die entscheidende Rolle von Governance und Stakeholder-Beteiligung bei der Realisierung städtischer Zyklen und unterstreicht die Notwendigkeit innovativer politischer Strategien und technologischer Investitionen, um aktuelle Engpässe zu überwinden. Das Kapitel untersucht dann die systemische Komplexität urbaner Biokyklen, in denen Städte als lebende Organismen agieren, die symbiotische Beziehungen zwischen natürlichen Ressourcen, menschlichen Aktivitäten und wirtschaftlichen Faktoren erfordern. Darin werden die Umweltbelastungen analysiert, die die Dringlichkeit der CBE bestimmen, darunter nicht nachhaltige Urbanisierung, Ressourcenerschöpfung und die unverhältnismäßigen Kohlenstoffemissionen und der Ressourcenverbrauch der Städte. Ein zentraler Schwerpunkt liegt auf dem FEW-Nexus, der die Vernetzung von Nahrungsmittel-, Energie- und Wassersystemen sowie die Notwendigkeit integrierter Strategien zur Neugestaltung städtischer Material- und Energieflüsse unterstreicht. Der Text bewertet die Herausforderungen und Chancen des Übergangs zum CBE, von technologischen Hürden und finanziellen Beschränkungen bis hin zu potenziellen wirtschaftlichen Vorteilen und ökologischen Vorteilen. Es unterstreicht die Bedeutung von Biotechnologien und Bioressourcen für diesen Übergang und spricht zugleich die Risiken der Biowäsche und die Notwendigkeit systemischen Denkens bei der Entscheidungsfindung an. Das Kapitel schließt mit der Vorstellung eines Fahrplans zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen durch CBE, wobei die Rolle erneuerbarer Energien, Abfallverwertung und partizipativer Governance hervorgehoben wird. Es enthält auch Fallstudien und praktische Beispiele wie urbane Bioraffinerien und Präzisionslandwirtschaft, um zu veranschaulichen, wie diese Strategien in der realen Welt umgesetzt werden können. Durch die Integration von Erkenntnissen aus globalen Initiativen, politischen Rahmenwerken und technologischen Innovationen bietet dieses Kapitel eine ganzheitliche Perspektive, wie Städte widerstandsfähiger, nachhaltiger und mit den Zielen nachhaltiger Entwicklung in Einklang gebracht werden können.KI-Generiert
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AbstractThe circular bioeconomy (CBE) presents a pathway for cities to transition from linear consumption models to sustainable urban systems. By repurposing agricultural by-products, industrial waste, and municipal residues, CBE fosters regenerative cycles, reducing environmental impact, and enhancing resource efficiency. However, technological limitations, governance gaps, and financial barriers hinder large-scale implementation. The Food–Energy–Water (FEW) nexus approach is highlighted as an integrated framework for optimizing urban metabolism, facilitating synergies among energy production, water recycling, and food security. Despite its potential, challenges arise due to insufficient policy support, lack of technical expertise among municipal authorities, and the concentration of investments within the private sectors. Cities account for 70% of global carbon emissions and 75% of natural resource consumption, underscoring the urgency of mitigating environmental degradation. The study underscores the importance of multilevel governance, inclusive policies, and technological innovation to accelerate urban circularity. Future research should quantify the long-term benefits of integrating CBE and FEW, while aiming for net-zero emissions by 2050, ensuring equitable access to sustainable solutions. -
Chapter 18. Impact of Progress of AI on Circular Bioeconomy: Applications, Challenges, and Future Directions
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial der fortschrittlichen künstlichen Intelligenz (KI) bei der Förderung der Kreislaufbioökonomie (CBE), eines nachhaltigen Wirtschaftsmodells, das erneuerbare biologische Ressourcen mit Prinzipien der Kreislaufwirtschaft verbindet, um dem Klimawandel, der Erschöpfung von Ressourcen und der Umweltzerstörung zu begegnen. Der Text beginnt mit einer Skizze der Kernprinzipien des CBE und betont nachhaltige Beschaffung, Abfallminimierung, Produktlebensdauer, Regeneration von Ökosystemen und Wertoptimierung durch integrierte Systeme wie Bioraffinerien. Anschließend wird untersucht, wie KI - insbesondere generative KI, große Sprachmodelle (LLMs) und autonome KI-Agenten - die der CBE innewohnende Komplexität adressieren können, indem sie die Entdeckung neuer biobasierter Materialien und Enzyme beschleunigen, komplizierte Lieferketten und Bioprozesse simulieren und optimieren, intelligente Automatisierung im Abfallmanagement und in der Bioreinigung ermöglichen und enorme Wissensbasen synthetisieren, um fundierte Entscheidungen zu unterstützen. Das Kapitel bewertet kritisch die Herausforderungen und Risiken im Zusammenhang mit der Einführung künstlicher Intelligenz in der CBE, einschließlich Datenverknappung, Modellzuverlässigkeit, Integrationshürden und ethischen Bedenken, und hebt zugleich aufkommende Trends wie künstliche Intelligenz, Hyperpersonalisierung und verbesserte KI für verteilte Intelligenz hervor. Durch die Untersuchung von Anwendungen in der realen Welt und zukünftigen Forschungsrichtungen bietet das Kapitel eine umfassende Roadmap für Fachleute, um die Fähigkeiten künstlicher Intelligenz zur Förderung von Innovation, Effizienz und Nachhaltigkeit innerhalb der Kreislaufbioökonomie zu nutzen.KI-Generiert
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AbstractThe global economy faces unprecedented pressure from climate change, resource depletion, and environmental degradation, demanding a shift toward sustainable models. Circular Bioeconomy (CBE) has emerged as a transformative strategy, integrating principles of the bioeconomy (sustainable use of renewable biological resources) with the circular economy (designing out waste, keeping materials in use, regenerating natural systems) to address these multifaceted challenges. Simultaneously, Artificial Intelligence (AI) is rapidly evolving, with recent advancements in Generative AI (GenAI) for novel design, Large Language Models (LLMs) for knowledge synthesis and communication, and AI Agents for autonomous decision-making and system control, offering powerful new capabilities. This chapter explores the critical intersection of these two dynamic domains. It examines how the advanced AI, including these specific technologies, can significantly accelerate CBE transition by enabling more sophisticated approaches to the design of bio-based products and processes, optimization of complex value chains, predictive modeling of environmental and economic impacts, intelligent automation of bioprocessing and waste valorization, enhanced monitoring of resources, and fostering improved collaboration among diverse stakeholders. Furthermore, the chapter investigates key applications such as AI-driven material discovery, supply chain resilience, precision agriculture, and decision support systems, while also addressing the inherent challenges, including data scarcity, model reliability, and implementation hurdles, that must be navigated to fully harness AI’s potential for a sustainable and circular future. -
Chapter 19. One Health-Centric Circular Bioeconomy
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial einer One Health-centric Circular Bioeconomy, in der menschliche, tierische, pflanzliche und ökologische Gesundheit als untrennbare Bestandteile eines nachhaltigen Ökosystems behandelt werden. Er beginnt mit der Definition des One-Health-Ansatzes als integrierte Strategie zur Ausgewogenheit und Optimierung der Gesundheit aller lebenden Systeme und unterstreicht seine Rolle bei der Bewältigung komplexer globaler Herausforderungen wie Klimawandel, Verlust der Artenvielfalt und antimikrobielle Resistenz. Anschließend wird untersucht, wie die Kreislaufbioökonomie - die sich auf Ressourceneffizienz, Biodiversität, nachhaltige Landwirtschaft und interdisziplinäre Forschung konzentriert - mit den One-Health-Prinzipien in Einklang steht, um widerstandsfähige und anpassungsfähige Systeme zu schaffen. Zu den zentralen Schwerpunkten gehört die grundlegende Rolle gesunder Umgebungen, in denen die Boden-, Wasser- und Luftqualität für die Stabilität des Ökosystems und das menschliche Wohlergehen von entscheidender Bedeutung ist. Das Kapitel untersucht die unverzichtbare Rolle von Mikroorganismen im Nährstoffkreislauf, bei der Prävention von Krankheiten und bei der Umweltsanierung und befasst sich zugleich mit den Bedrohungen durch antimikrobielle Resistenz und Umweltverschmutzung. Gesunde Pflanzen und Tiere werden als Eckpfeiler einer nachhaltigen Landwirtschaft hervorgehoben. Praktiken wie Agrarökologie, Polykultur und bewirtschaftete Beweidung zeigen, wie Biodiversität und Kreislauf Produktivität und Widerstandsfähigkeit steigern können. Die Diskussion erstreckt sich auf die menschliche Gesundheit und betont die Bedeutung gerechter Nahrungsmittelsysteme, gemeinschaftlicher Stärkung und politischer Nachhaltigkeit, um sicherzustellen, dass niemand auf der Strecke bleibt. Das Kapitel befasst sich auch mit großen Bedrohungen für die Kreislaufbioökonomie, darunter Klimawandel, Urbanisierung und Umweltverschmutzung, und präsentiert innovative Lösungen wie technologische Fortschritte bei erneuerbaren Energien, Präzisionslandwirtschaft und Kohlenstoffabscheidung. Es unterstreicht die Notwendigkeit sowohl von unten nach oben gerichteter Gemeinschaftsinitiativen als auch von oben nach unten gerichteter politischer Rahmenbedingungen, um diese Lösungen effektiv umzusetzen. Ausbildung und Ausbildung von Arbeitskräften werden als entscheidende Komponenten identifiziert, wobei sich das Kapitel für eine frühzeitige Integration der One-Health-Prinzipien in die Lehrpläne ausspricht, um eine neue Generation interdisziplinärer Denker zu fördern. Am Ende des Kapitels kommt man zu dem Schluss, dass die Synergie zwischen One Health und der Kreislaufbioökonomie einen ganzheitlichen Weg zur Gesundheit des Planeten bietet, bei dem nachhaltiges Ressourcenmanagement, Schutz der Artenvielfalt und menschliches Wohlergehen durch sektor- und disziplinübergreifende Zusammenarbeit erreicht werden.KI-Generiert
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AbstractOne Health is an integrated approach that aims to develop comprehensive solutions to complex health problems. Specifically, it recognizes that the health of humans, animals, plants, and the environment are intricately connected and that effective solutions require the participation of multi-sectoral and community stakeholders. The Circular Bioeconomy is an economical approach that integrates the principles of a circular economy with the utilization of biological resources to achieve sustainability. It focuses on producing goods, energy, and services using renewable biological resources while minimizing waste, reducing environmental impact, and maintaining the regenerative capacity of natural systems. These two approaches have several common goals: resource efficiency, biodiversity preservation, sustainable agriculture, and interdisciplinary research. Here, we discuss how healthy environments, microbes, plants, animals, and humans are all integral parts of a successfully and sustainably implemented Circular Bioeconomy. Additionally, we discuss threats to health including climate change, urbanization and land use, and environmental contaminants as well as ways to mitigate these threats through technological advancements, sustainable practices, and both bottom-up (community-centric) and top-down (policy-centric) approaches. Finally, we discuss the necessity of training the workforce in the One Health approach to create system thinkers capable of mitigating health threats and removing barriers to functioning Circular Bioeconomies. -
Chapter 20. Amplifying a Macroalgae Bioeconomy
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PDF-Version jetzt herunterladenTauchen Sie ein in die dynamische Welt der Makroalgen und entdecken Sie, warum diese oft übersehene Ressource für die globale Bioökonomie zu einer entscheidenden Veränderung wird. Das Kapitel beginnt mit einer Abbildung der aktuellen Landschaft des Makroalgensektors und enthüllt atemberaubende Wachstumsprognosen - von 17 Milliarden Dollar im Jahr 2023 auf potenzielle 35 Milliarden Dollar im Jahr 2032 - während es zugleich sein ungenutztes Potenzial außerhalb Asiens hervorhebt. Sie werden die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Algen erforschen, von Nahrungsmitteln und Hydrokolloiden (wie Agar und Carrageen) bis hin zu hochwertigen Derivaten wie Agarose, die Biotechnologie und Pharmazeutika antreiben. Die Diskussion erstreckt sich auf die Rolle der Makroalgen in der nachhaltigen Landwirtschaft als Biodünger und methanreduzierendes Tierfutter, ihr Versprechen in Bezug auf Biokraftstoffe und Biokunststoffe und ihre beispiellose Fähigkeit zur Kohlenstoffbindung. Es folgt ein tiefer Einblick in die Herausforderungen einer Ausweitung der Branche, die von begrenzter Nutzung der Arten und manuellen Anbaumethoden bis hin zu regulatorischen Hürden und Finanzierungslücken reicht. Entdecken Sie, wie neue Technologien - Genomik, künstliche Intelligenz und automatisierte Erntesysteme - die Algenproduktion revolutionieren und Präzisionslandwirtschaft und skalierbare Lösungen ermöglichen. In diesem Kapitel werden auch die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile einer integrierten multitrophischen Aquakultur untersucht, in der Algen gemeinsam mit Fischen und Schalentieren die Nachhaltigkeit und Effizienz steigern. Schließlich skizziert er eine strategische Vision für die Zukunft und betont die Notwendigkeit koordinierter Forschung, politischer Unterstützung und sektorübergreifender Zusammenarbeit, um das Billionen-Dollar-Potenzial der Makroalgen zu erschließen. Egal, ob Sie Wissenschaftler, Investor oder Branchenführer sind: Dieses Kapitel bietet eine überzeugende Blaupause dafür, wie man die Macht der Algen nutzen kann, um den Klimawandel, die Ernährungssicherheit und die ländliche Entwicklung auf globaler Ebene in Angriff zu nehmen.KI-Generiert
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AbstractThe convergence of breakthroughs in DNA research, advances in biotechnology, and emerging remote-control capabilities, alongside mounting global challenges such as climate change, food security, rural development, and biodiversity preservation, has led to the rise of the bioeconomy. This new economic model leverages modern technologies and natural resources to produce sustainable sources of food, energy, chemicals, and carbon sequestration (Zilberman, Chap. 1). While the bioeconomy spans multiple sectors, one of the most promising yet underutilized areas is the blue bioeconomy—centered on aquatic resources. Beyond the well-established global fishery industry, a growing focus is emerging around macroalgae and microalgae (Hochman & Palatnik, Annual Review of Resource Economics, 14(1), 555–577, 2022). The macroalgae (seaweed) sector generates between $12 and 17 billion annually, yet its full potential to address pressing global needs remains largely untapped. This chapter provides an overview of the status of the macroalgae sector, recent developments, and a forward-looking agenda to scale its economic and environmental contributions—drawing in part from presentations at the inaugural meeting of the International Bioeconomy & Macroalgae Center (IBMC). -
Chapter 21. Bioenergy for Inclusive and Sustainable Economic Growth
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel taucht in das transformative Potenzial der Bioenergie als vielschichtige Lösung für einige der dringendsten ökologischen und wirtschaftlichen Probleme Kaliforniens ein. Er beginnt mit der Untersuchung der Ineffizienzen und Gefahren traditioneller Biomasse-Energien und betont die dringende Notwendigkeit von Innovationen, um Emissionen zu verringern, Waldbrandrisiken zu verringern und nachhaltige Arbeitsplätze in ländlichen Gebieten zu schaffen. Der Text untersucht dann fortschrittliche Technologien zur Umwandlung von Biomasse - thermochemische, biochemische und spezialisierte Methoden - und beschreibt detailliert, wie Prozesse wie Vergasung, Pyrolyse und anaerobe Vergärung organischen Abfall in Strom, Biokraftstoffe und Biokohle verwandeln können. Ein tiefer Blick in die kalifornische Biomasse-Landschaft offenbart atemberaubende Abfallströme - über 50 Millionen Tonnen knochentrockene Abfälle jährlich -, die aus Waldresten, landwirtschaftlichen Nebenprodukten und Siedlungsabfällen bestehen, die allesamt eine Umweltbedrohung darstellen, wenn sie nicht genutzt werden. In diesem Kapitel wird diskutiert, wie diese Abfallströme genutzt werden können, um Energie zu produzieren, Kohlenstoff zu binden und die Bodengesundheit zu verbessern, während gleichzeitig logistische und nachhaltige Herausforderungen angegangen werden. Politische Rahmenwerke wie der kalifornische Low Carbon Fuel Standard werden hinsichtlich ihrer Rolle als Anreiz für die Einführung von Bioenergie kritisch analysiert, wobei der Schwerpunkt auf der Maximierung lokaler Nebeneffekte wie verringertem Brandrisiko und verbesserter Luftqualität liegt. Auch die wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen der Bioenergie werden hervorgehoben, insbesondere ihr Potenzial, ländliche Arbeitsplätze zu schaffen, die Energiekosten zu senken und die Energiegerechtigkeit in benachteiligten Gemeinschaften zu fördern. Durch die Integration von Daten aus der realen Welt, Fallstudien und politischen Erkenntnissen bietet dieses Kapitel einen umfassenden Fahrplan für die Nutzung von Biomasse als Schlüsselfaktor für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in Kalifornien und darüber hinaus.KI-Generiert
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AbstractBiomass energy conversion presents an opportunity for the USA to augment its renewable energy portfolio, create jobs, and promote rural development. The sustainability and profitability of biomass strategies have to be assessed. With the right approaches and targeted investment, biomass can play a significant role in achieving a cleaner, more prosperous, and sustainable energy future.
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Circular Bioeconomy Practices in Latin America and Around the World
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Frontmatter
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Chapter 22. China’s Bioeconomy Transition: A Policy Framework
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht Chinas transformativen Weg in der Bioökonomie und zeigt auf, wie das Land seine enorme Bevölkerung, die alternde Gesellschaft und die strategischen politischen Rahmenbedingungen genutzt hat, um zu einer globalen Führungspersönlichkeit in der Biotechnologie und nachhaltigen Innovation zu werden. Sie zeichnet die historische Entwicklung der chinesischen Biotechnologiepolitik nach, von frühen Durchbrüchen wie der Synthese von Rinderinsulin und der Entdeckung von Artemisinin bis hin zur systematischen Integration der Biotechnologie in nationale Wirtschaftspläne, die im 14. Fünfjahresplan für die Entwicklung der Bioökonomie gipfelte. Die Analyse untersucht die sieben Kernsektoren der chinesischen Bioökonomie - Biomedizin, Biolandwirtschaft, Biomanufaktur, Bioenergie, biologischer Umweltschutz, Bioinformatik und biomedizinische Technik - und untersucht ihre Wachstumspfade, technologischen Fortschritte und Marktdynamik. Im Bereich der Biomedizin zeigt das Kapitel Chinas raschen Aufstieg auf dem globalen Biopharmazemarkt mit Prognosen über Marktwerte von über 800 Milliarden RMB bis 2025 und einer steilen Zunahme von Patentanmeldungen, während die Biolandwirtschaft die strategische Einführung gentechnisch veränderter Pflanzen und Biodüngemittel zur Bewältigung der Herausforderungen der Ernährungssicherheit aufzeigt. Die Biomanufaktur wird als Kraftwerk hervorgehoben, wobei China die weltweite Produktion von Fermentationsprodukten und organischen Säuren dominiert, während Bioenergie als kritischer, aber unterentwickelter Bestandteil des erneuerbaren Energiemixes mit beträchtlichem ungenutztem Potenzial positioniert ist. Das Kapitel befasst sich auch mit den Herausforderungen, vor denen China steht, einschließlich regulatorischer Hürden bei der Zulassung gentechnisch veränderter Pflanzen, geopolitischer Spannungen, die die internationale Zusammenarbeit beeinträchtigen, und öffentlicher Skepsis gegenüber biobasierten Produkten. Es bietet eine ausgewogene Perspektive auf die Chancen und Hindernisse, die die Zukunft der Bioökonomie gestalten. Durch die Bereitstellung einer detaillierten Roadmap politischer Initiativen, technologischer Durchbrüche und Markttrends stattet dieses Kapitel die Leser mit dem Wissen aus, Chinas zentrale Rolle beim globalen Übergang zu einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaft zu verstehen.KI-Generiert
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AbstractAs the world’s second-largest economy and the country with the second-largest population, China represents a pivotal market for the global bioeconomy. In alignment with its transition toward greener and more circular development, China has elevated the bioeconomy to a strategic priority, integrating it into national policies. This chapter examines China’s bioeconomy agenda, characterizing its key sectors—including biomedicine, bio-agriculture, biomanufacturing, bioenergy, biological environmental protection, bioinformation industry, and biomedical engineering—and analyzing their future focus. We believe policy support and strategic planning, growing demand for sustainable solutions, and new biotechnology innovation and breakthroughs will provide new opportunities. However, challenges such as global competition, regulatory barriers, resource constraints, and low consumer acceptance may pose obstacles. -
Chapter 23. Circular Bioeconomy of Argentina’s Fruits and Vegetables Agroindustry
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel widmet sich Argentiniens Initiativen zur Kreislaufbioökonomie innerhalb der Obst- und Gemüseindustrie und zeigt, wie lokale Abfälle in nachhaltige Ressourcen umgewandelt werden. Er untersucht vier Schlüsselbereiche: Erstens die Umwidmung organischer Abfälle aus Großmärkten und industriellen Prozessen in Kompost und Biodünger, wie die innovative Verwendung von Zitrusnebenprodukten zur Beschleunigung der Kompostierung und die Umwandlung von Oliventrester in nährstoffreiche Bodenverbesserungen. Zweitens wird die Rolle biologischer Kontrollmittel untersucht, einschließlich einheimischer Stämme entomopathogener Pilze wie Beauveria bassiana und Metarhizium anisopliae, die ohne synthetische Chemikalien eingesetzt werden, um Schädlinge wie die Kabeljauspilze und die Fleckenflügeldrosophila zu bekämpfen. Drittens wird in diesem Kapitel das Potenzial von wachstumsfördernden Rhizobakterien (PGPR) wie Azospirillum diskutiert, die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber abiotischen Belastungen wie hohen Temperaturen zu verbessern und die Erträge bei Feldfrüchten wie Erdbeeren und Süßkartoffeln zu verbessern. Schließlich präsentiert sie ein bahnbrechendes Projekt in Patagonien, wo erneuerbare Energien - Wind- und Sonnenenergie - genutzt werden, um die Erdbeerproduktion in rauen Klimazonen aufrechtzuerhalten, und zeigt, wie Technologie und Nachhaltigkeit zusammenkommen können, um widerstandsfähige landwirtschaftliche Systeme zu schaffen. Anhand dieser Beispiele unterstreicht das Kapitel die Bedeutung interdisziplinärer Zusammenarbeit, politischer Unterstützung und innovativen Denkens, um die Kreislaufbioökonomie voranzutreiben, und bietet eine Blaupause für andere Regionen.KI-Generiert
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AbstractThe circular bioeconomy of the fruits and vegetables (FV) agroindustry in Argentina refers to the production and consumption of bio-based products from FV waste, minimizing their disposal and promoting sustainable resource use. This chapter aims to present local scientific and technical experiences related to the circular bioeconomy of the FV agroindustry, but more specifically, cases involving native biological resources and those whose products or benefits return to the agricultural production system. These cases are grouped into three sections according to the type of product involved: (1) waste use (as soil improvers and biopesticides), (2) biotechnology (native biological resources as tools for FV pests and disease control, and native plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) for abiotic stress reduction), and (3) renewable energy-enhanced FV production. The presented experiences are at different stages of achievement, supported by the scientific and technological Argentinian system, and contribute to a climate-smart agriculture, and they are expected to guide future farming activities. -
Chapter 24. The Case of Sustainable Dairy Production Model
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht Adecoagros bahnbrechendes Kreislaufmodell der Bioökonomie in der Milchproduktion und zeigt, wie Abfall in wertvolle Ressourcen umgewandelt werden kann, um Nachhaltigkeit und Rentabilität zu steigern. Im Kern unterstreicht die Fallstudie den innovativen Einsatz von Biogasanlagen zur Umwandlung von Kuhmist in erneuerbaren Strom und Biodünger, wodurch ein Kreislaufsystem geschaffen wird, das die Umweltauswirkungen minimiert und gleichzeitig die Effizienz maximiert. Die Leser werden erfahren, wie Adecoagro regenerative landwirtschaftliche Praktiken wie Direktsaat und Fruchtfolge integriert, um die Bodengesundheit zu verbessern und den chemischen Einsatz zu reduzieren, während gleichzeitig hohe Produktivitätsstandards aufrechterhalten werden. Die Diskussion erstreckt sich auf das Engagement des Unternehmens für den Tierschutz, wobei zertifizierte Praktiken optimale Kuhgesundheit und Milchqualität gewährleisten. Darüber hinaus geht das Kapitel auf die finanziellen und operativen Investitionen ein, die diesen Initiativen zugrunde liegen, darunter eine Investition von 14 Millionen Dollar in zwei Biogasanlagen, die jährlich über 25.000 MWh erneuerbare Energie erzeugen und 38.000 Tonnen CO2-Emissionen vermeiden. Der Nachhaltigkeitsrahmen wird durch den dreifachen Ansatz von Adecoagro - die Ausgewogenheit zwischen wirtschaftlicher Lebensfähigkeit, Umweltschutz und sozialer Verantwortung - noch verstärkt, der ihre Milchmarke Las Tres Niñas zu einer führenden Marke in der hochwertigen, rückverfolgbaren Milchproduktion gemacht hat. Am Ende unterstreicht das Kapitel die Skalierbarkeit von Kreislaufwirtschaftsmodellen in der Agrarindustrie und bietet ein überzeugendes Beispiel dafür, wie Innovationen Industriestandards neu definieren und gleichzeitig globale Herausforderungen wie Klimawandel und Ressourcenknappheit angehen können.KI-Generiert
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AbstractThis chapter explores the transformative potential of the circular bioeconomy within the agribusiness industry, focusing on sustainable practices that foster resource efficiency and waste reduction. Through Adecoagro’s experience, a leading Latin American agribusiness company, this chapter provides insights into a sustainable dairy production model. This system uses biodigesters to generate renewable energy from cow manure, while improving environmental sustainability and supporting the well-being of local communities. By showcasing Adecoagro’s commitment to regenerative agriculture and cutting-edge technologies, the chapter highlights how circular bioeconomy principles can enhance the resilience and profitability of agribusinesses in a world facing resource scarcity and climate change. Whether it’s using cow manure to generate renewable energy or ensuring soil health by applying biofertilizers, the chapter illustrates how circular production models can be a driving force for both environmental stewardship and economic growth. This comprehensive case demonstrates that circular models can not only help the industry produce food and energy more sustainably but also contribute to the global transition to a greener energy matrix. -
Chapter 25. Circular Sociobioeconomy in the Amazon: Grassroots Innovation for Sociobiodiversity Products
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial der Kreislaufsoziobioökonomie (CSBE) im Amazonas, wo traditionelles Wissen und Prinzipien der Kreislaufwirtschaft zusammenlaufen, um nachhaltige Wirtschaftsmodelle zu schaffen. Sie beginnt damit, die Artenvielfalt und kulturelle Vielfalt des Amazonas als entscheidende Werte zu definieren, die durch räuberische Ausbeutung, Klimawandel und sozioökonomische Ungleichheit bedroht sind. Der Text führt dann CSBE als ganzheitliche Alternative zu linearen Wirtschaftsmodellen ein und verbindet den Fokus der Bioökonomie auf erneuerbare biologische Ressourcen mit dem Schwerpunkt der Kreislaufwirtschaft auf Abfallreduzierung, stofflicher Wiederverwendung und regenerativen Praktiken. Zwei überzeugende Fallstudien veranschaulichen, wie dieses Modell in der Praxis funktioniert: das Co-Management von Pirarucu, dem weltgrößten Süßwasserfisch, und die nachhaltige Produktion von Ölen aus Andiroba- und Murumuru-Samen. Beide Initiativen zeigen, wie lokale Gemeinschaften traditionelles Wissen nutzen können, um Wertschöpfungsketten zu entwickeln, die die Artenvielfalt erhalten und gleichzeitig Einkommen schaffen, Arbeitsplätze schaffen und die kulturelle Identität stärken. Das Kapitel untersucht auch die Rolle gemeinschaftlicher Governance, politischer Rahmenwerke wie Brasiliens nationale Bioökonomie-Strategie und Finanzierungsmechanismen wie PRONAF bei der Skalierung dieser Modelle. Durch die Analyse der Herausforderungen - wie begrenzte Infrastruktur, Zugang zu Krediten und die Notwendigkeit des Kapazitätsaufbaus - unterstreicht der Text die Dringlichkeit gezielter Investitionen, um diese Erfolge im gesamten Amazonasgebiet zu wiederholen. Letzten Endes präsentiert sie CSBE nicht nur als theoretisches Konzept, sondern als praktischen Weg zur Erreichung der Nachhaltigen Entwicklungsziele der Vereinten Nationen, von der Armutsbekämpfung und Gleichberechtigung der Geschlechter bis hin zu Klimaschutzmaßnahmen und dem Schutz der Artenvielfalt.KI-Generiert
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AbstractThis chapter presents the concept of Circular Sociobioeconomy (CSBE), where the circularity of the bioeconomy is supported by strong interactions with the sociocultural context that creates, maintains, and manages the sustainability of the social-ecological system. Two cases from the Brazilian Amazon region are analyzed, involving two emblematic products and value chains considered part of sociobiodiversity: seeds from andiroba and murumuru, used in the production of oils for cosmetics, and the collaborative management of the Pirarucu fish. These products and production systems align with the concepts of Bioeconomy and Circular Economy embedded in a strong sociocultural context, and therefore with the CSBE presented here. These value chains have served as references for projects that seek to reconcile the conservation of the Amazon rainforest with the socioeconomic development of their territories and traditional communities. The promising results are only possible due to a model of grassroots innovation, which is presented to the reader here. In addition to these concepts and practices, this work also spotlights important reflections and challenges, including the need for improvements in public policies related to infrastructure, financing, and local capacity building, to maintain this important asset that is valued for its natural, ethnic, and sociocultural wealth. -
Chapter 26. Promoting Circular Economy in an Argentinean Producers’ Network
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PDF-Version jetzt herunterladenDas Kapitel seziert die dringende Notwendigkeit der Einführung der Kreislaufwirtschaft im argentinischen Agrarsektor, wo Klimawandel, Ressourcenerschöpfung und wirtschaftliche Instabilität die langfristige Lebensfähigkeit bedrohen. Es zeigt, wie eine gemeinsame Initiative zwischen CREA - einem Netzwerk von 2.200 Produzenten - und der niederländischen Botschaft Nachhaltigkeit durch konkrete Fallstudien in den vielfältigen Regionen Argentiniens neu definiert. Sie werden die Triebkräfte hinter der Einführung entdecken, wie Abwasserrecycling und Integration erneuerbarer Energien, und die messbaren Auswirkungen auf die Gesundheit des Bodens, die Artenvielfalt und die wirtschaftliche Widerstandsfähigkeit. Die Analyse unterstreicht die Rolle von Bildung, professionellem Management und beratender Unterstützung bei der Beschleunigung des Fortschritts und geht zugleich kritische Herausforderungen wie hohe Investitionskosten und Regulierungslücken an. Und schließlich werden wegweisende 13 Nachhaltigkeitsindikatoren und nachhaltige Finanzinstrumente - wie grüne Anleihen - eingeführt, um Praktiken der Kreislaufwirtschaft zu quantifizieren und zu skalieren, was Unternehmen und politischen Entscheidungsträgern gleichermaßen einen Fahrplan bietet. Egal, ob Sie neue Modelle erforschen oder bestehende verfeinern: Dieses Kapitel bietet die Daten, Werkzeuge und Beispiele aus der realen Welt, um Nachhaltigkeit in einen Wettbewerbsvorteil zu verwandeln.KI-Generiert
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AbstractAgribusiness is facing increasing challenges stemming from rising global food demand, climate change, and environmental concerns. Circular economy models offer a practical and innovative approach to address these issues by promoting resource efficiency, reducing waste, and fostering sustainable development. This chapter presents the main findings of an initiative aimed at exploring the potential of circular economy in the Argentine agribusiness context, focusing on the CREA collaborative network. Through surveys and case studies, the research analyzes adoption rates, key drivers, and barriers to the implementation of circular economy practices among this network of producers. A set of 13 indicators were developed to measure the impact of circular economy initiatives, considering environmental, social, and economic dimensions. These indicators were selected for their reliability, flexibility, and relevance to different agricultural systems. Finally, the financial challenges associated with the adoption of the circular economy are addressed, and sustainable financial instruments adapted to local market conditions and the specific needs of circular economy models are proposed. The results provide a structured framework to assess and promote circular economy practices in the Argentine agribusiness sector, supporting a transition toward more sustainable and resilient agricultural systems. -
Chapter 27. Forest-Based Amazonian Bioeconomies: New Opportunities and Old Challenges
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial einer sozio-biodiversifizierten Bioökonomie im Amazonas, wo traditionelles Wissen und moderne Technologie zusammenlaufen, um nachhaltige wirtschaftliche Chancen zu schaffen. Er beginnt mit der Entwicklung des Konzepts der Bioökonomie und hebt hervor, wie Brasiliens sozio-biologische Bioökonomie-Modell den Erhalt stehender Wälder und die Stärkung lokaler und indigener Gemeinschaften hervorhebt. Der Text untersucht die reiche genetische und ökologische Vielfalt des Amazonas, die ein ungenutztes Potenzial für hochwertige Produkte in den Bereichen Pharmazeutika, Kosmetik und Biotechnologie bietet, während er zugleich die Risiken einer Übernutzung und marktbedingter Degradation anspricht. Ein zentraler Schwerpunkt ist die Rolle technologischer Fortschritte - wie Biotechnologie zur Domestizierung von Arten, digitale Werkzeuge für den Marktzugang und Sensortechnologien zur Umweltüberwachung - bei der Neugestaltung traditioneller Rohstoffwirtschaften. Das Kapitel bewertet kritisch Fallstudien, einschließlich des Erfolgs und der Fallstricke der açaí-Produktion, um zu veranschaulichen, wie Marktkräfte sowohl die Lebensgrundlagen vor Ort verbessern als auch die Artenvielfalt bedrohen können, wenn sie nicht reguliert werden. Außerdem werden politische Initiativen wie Brasiliens Nationaler Plan zur Förderung sozio-biologischer Vielfalt (PNPSB) und die Rolle privater Akteure wie Natura & Co untersucht. bei der Förderung fairer und nachhaltiger Wertschöpfungsketten. Die Analyse unterstreicht die Notwendigkeit einer robusten Regierungsführung, inklusiver Institutionen und adaptiver Strategien, um sicherzustellen, dass die bioökonomische Entwicklung sozial gerecht und ökologisch nachhaltig bleibt. Durch die Synthese von theoretischen Debatten, empirischen Beweisen und Beispielen aus der realen Welt bietet das Kapitel eine umfassende Roadmap zur Nutzung der Artenvielfalt des Amazonas als Triebfeder nachhaltiger Entwicklung und vermeidet zugleich die historischen Fallstricke des Extraktivismus.KI-Generiert
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AbstractMany carbon and biodiversity-rich ecosystems, including tropical forests, are threatened by agricultural expansion, unsustainable forestry, and urban sprawl. At the same time, these ecosystems are important pools of genetic diversity, bionic inspiration, and knowledge for technological innovation. Bioeconomy has recently been proposed as a promising new forest-preserving development paradigm for such regions. Similar proposals have been put forward over three decades ago, resulting in a considerable amount of research on the development of local economies based on non-timber forest products (NTFPs). Here, we revisit key insights from this literature and ask whether and to what extent technological and institutional innovations over the last 30 years have changed the rules of the game in favor of bioeconomy-enhanced sustainable development in the tropics. We use the Brazilian Amazon as an example to illustrate and discuss conditions under which promising pathways become more likely. We find that many of the potential stumbling blocks identified in the NTFP literature continue to limit the scalability of successful local initiatives and warn against potential sustainability risks associated with some recent bioeconomic developments in the region. However, we also identify conditions under which bio-based innovation processes are more likely to thrive today than in the past. -
Chapter 28. Sugarcane Bioeconomy and Circularity in Latin America: Progress and Future Pathway
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PDF-Version jetzt herunterladenDieses Kapitel untersucht, wie die lateinamerikanische Zuckerrohrindustrie Nachhaltigkeit durch zirkuläre Praktiken der Bioökonomie neu definiert und Rückstände wie Bagasse, Vinasse und Müll in wertvolle Ressourcen verwandelt. Sie werden erfahren, wie Nebenprodukte aus Zuckerrohr verwendet werden, um sauberen Strom, Biokraftstoffe und Biodünger zu erzeugen und gleichzeitig den Wasserverbrauch und die Treibhausgasemissionen deutlich zu reduzieren. Der Text geht auf regionale Initiativen ein, wie Brasiliens Führungsrolle bei der Bioenergie und Guatemalas Innovationen im Wassermanagement, und zeigt, wie diese Praktiken die wirtschaftliche Widerstandsfähigkeit und den Umweltschutz verbessern. Darüber hinaus werden die Rolle von Biodüngern und biologischer Schädlingsbekämpfung bei der Reduzierung des chemischen Einsatzes sowie das Potenzial von Biokunststoffen aus Zuckerrohr und biologisch abbaubaren Verpackungen als Alternativen zu fossilen Materialien untersucht. Durch die Analyse von Fallstudien aus Ländern wie Argentinien, Kolumbien und Costa Rica hebt das Kapitel das Gleichgewicht zwischen wirtschaftlicher Lebensfähigkeit und Nachhaltigkeit hervor und bietet eine Roadmap für die globale Skalierung dieser Lösungen. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Notwendigkeit politischer Unterstützung, Investitionen und sektorübergreifender Zusammenarbeit, um das volle Potenzial von Zuckerrohr in einer Kreislaufwirtschaft zu erschließen und es als Modell für andere landwirtschaftliche Sektoren zu positionieren.KI-Generiert
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AbstractSugarcane is one of the most important crops worldwide because it is key for the economy of numerous countries and because of the size of its cultivated land area. It can play a major role in a circular bioeconomy because it can be a raw material for a variety of products not only in the food and beverage industries but also for animal feed, biodegradable packaging, cosmetics, pharmaceuticals, and bioplastics. Furthermore, it is a source of bioenergy both through bioelectricity from its biomass and ethanol as a biofuel. The aim of this chapter is to present its importance, progress to date, and its future potential in Latin America, where it has been an important crop for centuries. Circularity is key as there are environmental concerns such as water use and pollution, greenhouse gas emissions, deforestation, and agrochemical use. Different cases throughout the region of sustainable management practices addressing those issues are presented. Some practices are somewhat common in the region, whereas others are carried out only in some countries or companies. Hence, the future pathway includes the adoption of best practices in the region and beyond, as well as new areas that require research and development to attain their potential.
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- Titel
- Handbook of Circular Bioeconomy
- Herausgegeben von
-
David Zilberman
Jie Zhuang
Justus Wesseler
Madhu Khanna
- Copyright-Jahr
- 2026
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
- Electronic ISBN
- 978-3-032-07112-5
- Print ISBN
- 978-3-032-07111-8
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-032-07112-5
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