H. Fischer: Biodiversitet som grundlag for fremtidens kemi 1 Biodiversitet som grundlag for fremtidens kemi Gæsteindlæg i særhæftet "Business and Biodiversity" EU-koordinationskontor for Deutscher Naturschutzring Af dr. Hermann Fischer, AURO Pflanzenchemie AG, Braunschweig – fischer@auro.de

Råstofgrundlaget for den nuværende kemi

Den moderne industrielle kemi er hvad råstofgrundlaget angår meget lidt divers. Til den syntetiske fremstilling af det omfattende produktspektrum er en enkelt kulstofbærer stort set tilstrækkelig: Råolie. At dette fossile råstof, alt efter hvor det findes, forekommer i flere varianter, er nærmest et generende element: De første bearbejdningstrin hen imod den kemiske syntese går primært ud på at fremstille så ensartede råoliefraktioner som muligt, som så kan videreforarbejdes i standardiserede processer. Med dette råstofgrundlag har kemien haft gode kår i mange årtier: Råolie var let tilgængelig, billig og fremmede på grund af sin kemisk monotone karakter kreativiteten hos syntesekemikerne og ansporede dem til at udvikle hele kalejdoskopet af syntetiske farver, fibre, kunststoffer, aromaer, biocider, tensider osv. ud fra dette ene råstofgrundlag ved hjælp af de mest raffinerede kemiske syntesteprocesser. I dag er det tydeligt, at denne type „fossil“ kemi har sin begrænsninger, og med hensyn til råolie som ikke-vedvarende råstof ser man de første tegn på knaphed, og de stigende priser og kampen om fordelingen demonstrerer tydeligt dette råstofs uundgåelige endeligt. Men det er ikke kun de fossile kilder til vore dages kemi, der er begrænsede, men også deres reservoirer. Råolie er et gigantisk geologisk kulstoflager. Bragt op til overfladen, forarbejdet og – forhåbentligt nogenlunde hurtigt – nedbrudt er slutproduktet af næsten al den råolie, der nogensinde er udnyttet, det mest stabile kulstofholdige molekyle: kuldioxid. Men det ses nu også tydeligt, at det er begrænset, hvor meget mere biosfæren kan optage af dette slutprodukt. Det er altså nødvendigt med en ny type kemi, med andre råstoffer, processer og produkter, hvis denne branche vil have en fremtid også i den ”efterfossile” tidsalder.

Råstofgrundlaget for fremtidens kemi

Andre typer fossile kulstofkilder kommer ikke i betragtning som fremtidens kemi. Hvad enten det er naturgas, stenkul eller brunkul – disse råstoffer kan hverken løse den nævnte reservoirproblematik eller ressourceknapheden. Fremtidens kemi kan på mellemlangt og langt sigt kun baseres på vedvarende ressourcer. Det har de til fælles med fremtidens energiforsyning. Men mens vedvarende energi også kan opnås gennem direkte omdannelse af solenergi, er kemien bundet til stoflige substrater. Disse skal på ingen måde genopfindes – de findes allerede i biosfæren i en uoverskuelig rigdom: Det drejer sig selvfølgelig om Jordens planter. Hver enkelt plante er fra et biokemisk synspunkt en perfekt kemisk fabrik i miniudgave, der er fremragende tilpasset økologisk og arbejder supereffektivt og uden affald. Som råmateriale til den højt differentierede kemiske syntesefunktion skal planten kun bruge helt enkle molekyler som kuldioxid og vand, og dens energibehov dækkes fuldstændigt af solens stråler, og i den forbindelse er diffust lys som regel tilstrækkeligt. Den binder kuldioxid i komplekse kulstofforbindelser og giver til gengæld ilt. Plantekemi er solbaseret kemi. Også set over længere perioder i evolutionshistorien har dette princip vist sig at have en fremragende selvstabilitet. I biosfærens historie har der ganske vist gentagne gange været omfattende og voldsomme katastrofer, hvor store dele af den biodiversitet, der var udviklet, blev ødelagt. Men principperne for den biosfæriske opbygning af stoffer blev ikke helt glemt under disse ødelæggende faser, men blev derimod til stadighed optimeret.

Kemiens fremtid er solbaseret: Grundstofmangfoldighed i stedet for fossil monotoni

Inden for den solbaserede kemi finder vi helt andre forudsætninger end vi kender fra petrokemien, nemlig en nærmest umålelig mangfoldighed af grundstoffer. Dette følger udelukkende af den kendsgerning, at hver enkelt planteart syntetiserer et for arten typisk spektrum af produkter i sit sekundære stofskifte, som adskiller sig fra alle andre planters. Dertil kommer, at hver enkelt plante ikke kun syntetiserer ét stof, men et stort spektrum af meget forskellige kemiske stoffer. En plante kan således f.eks. danne cellulose i stænglen, farvestoffer i bladene, voks på bladoverfladen, fedt og protein i frugterne samt duftstoffer og harpiks i blomsterne, alt i passende mængder, og de enkelte stoffer dannes ikke som en kemisk ren monosubstans, men i et stort spektrum af forskellige kemiske identiteter.  I deres sekundære stofskifte udfører planter altså det kunststykke at skabe en enorm stoflig diversitet af en ekstremt begrænset beholdning af basisatomer og -molekyler. Ved en direkte sammenligning med den moderne industrielle petrokemi ser vi, at planternes stofproduktion – i betydningen af deres primære produktion – ikke kun udviser en mange gange større kvantitativ produktivitet, men også – i betydningen af den enorme uddiffentiering af resultaterne af planternes sekundære stofskifte – en usammenligneligt meget større kvalitativ varians. I planternes solbaserede kemi åbner der sig således et kosmos af diversitet: Tusindevis af plantearter danner grundlaget for hundredetusindevis af forskellige biogene stoffer. De enkelte områder på Jorden leverer så deres specifikke, mangfoldige stoflige bidrag, alt efter de klimatiske, geologiske og genetiske betingelser og differentieret efter beboernes erfaringer og kendte dyrknings-, høst- og forarbejdningsteknikker.

Paralleller mellem solbaseret kemi og solbaseret energi

I stedet for princippet om enfoldighed er princippet om mangfoldighed immanent for den fremtidige udvinding af energi og stoffer: Ligesom det er en meningsfuld blanding af alle regenerative energikilder lokalt, der giver økologisk og økonomisk mening, er det i de hundredevis, ja endda tusindevis af forskellige plantearter, at de ønskede og enestående mangfoldige planteindholdsstoffer opstår i fotosyntesens sekundære processer – fra farvestoffer over duftstoffer, harpiks, olier, voks, proteiner til plantefibre. Et andet fælles træk er den regionale diversitet. I begge tilfælde fungerer grundprincippet i hele verden: Overalt, hvor vinden blæser, hvor floderne flyder, hvor tidevandet hersker, hvor solen skinner, hvor planter vokser – overalt der er det også muligt at skabe energi og stoffer. Begge systemer har i øvrigt også de samme strukturfordele til fælles: I begge tilfælde er produktiviteten i væsentligt mindre omfang afhængig af det til rådighed værende areal end ved fossil energi- og stofproduktion. En arealmæssigt lille solcelle er praktisk talt lige så effektiv som en stor. Ti planter producerer via fotosyntese nu engang kun ti gange så mange solbaserede råstoffer som en enkelt plante. Med henblik på at opnå en øget produktivitet nytter det kun lidt at lade produktionen af et bestemt planteråstof strække sig over dusinvis af kvadratkilometer – det skaber tværtimod ekstra problemer (flere skadedyr i monokulturer, monotoni i landskabsbilledet osv.). En af de positive følger af dette strukturprincip er, at decentralisering af produktionen bliver indlysende. På den måde undgås store omkostninger til fordeling af de dannede energimængder eller stoffer – mindre trafik, færre emissioner, ingen elmaster, ingen høje skorstene, ingen overdimensionerede byggemodningsforanstaltninger. Det, der skal bruges lokalt, opstår også lokalt: Under forbrugernes kritiske øjne, ører og næser, som på denne måde kan identificere sig med de produkter, der er skabt "in our own backyard". Medbestemmelse og deltagelse i udformningen af livsmiljøet er på denne måde muligt i et helt andet omfang end det er tilfældet ved den ekstreme adskillelse mellem fremstilling og behov, der findes i dag – for ikke at tale om de ledningstab ved elfordelingen, der kan undgås. Med en regional og lokal produktion af energi og råstoffer kommer disse ud af deres anonymitet („et eller andet sted“, „på en eller anden måde” og „fra en eller anden“) og bliver fuldt transparente og bliver igen de pågældende menneskers umiddelbare ansvar.

Intakt biodiversitet som forudsætning for og følge af en ny kemi

I det omfang, at den fremtidige kemi øser af den rigdom, som tusindevis af forskellige plantearter med deres individuelle fotosyntetiske produktivitet byder på, er denne fremtidige kemi fuldstændig afhængig af en intakt, righoldig biologisk diversitet. Enhver forarmelse af arterne i dyre- og planteverdenen begrænser til gengæld plantekemiens mangfoldighed og produktivitet. Denne forarmelsesproces har allerede kunnet ses i de forløbne årtier og århundreder. Hvor der tidligere fandtes et næsten uendeligt antal varianter af plantefarvestoffer som indigoblå, kraprød eller tørrede farvematerialer i alle andre farvenuancer, er udbuddet i dag skrumpet ind til meget få sorter og varianter. Mange af disse naturstoffer, der hver især gør en petrokemisk syntese overflødig, er allerede helt forsvundet. Andre naturlige plantestoffer som f.eks. den engang så uoverskuelige mangfoldighed af æteriske olier og duftstoffer er lidt efter lidt blevet offer for et centralistisk reguleringsvanvid hos f.eks. de europæiske lov- og direktivgivende myndigheder, hvis endimensionale reguleringsideal øjensynligt ikke kan bringes i overensstemmelse med naturstoffernes variantrigdom – de virker forstyrrende på den bureaukratiske trang til standardisering – men som er meget imødekommende over for de skræddersyede petrokemikalier med deres eksakt definerede molekyleegenskaber og oligopolistiske strukturer. Det er derfor i allerhøjeste grad på tide, at kvaliteten af stofferne fra en solbaseret kemi og deres egnethed til anvendelse i fremtiden igen får den anerkendelse og understøttelse i offentligheden, som de fortjener. For så vidt er den globale kamp for bevarelse af den evolutionært dannede og kendte biodiversitet også en kamp mod monotoni- og monopoliseringstendenserne i de globaliserede bureaukratier og økonomier. De, som gør en indsats for at sikre biodiversiteten, bør derfor også tage med i betragtning, at tabet af plantestoffernes kemiske diversitet ofte er en irreversibel proces, hvilket vil hævne sig bittert i fremtiden, når vi – efter afslutningen af den ”fossile” tidsalder, men egentlig også allerede nu – helt og holdent vil være henvist til den kemisk-biologiske rigdom, som planteverdenen giver os. Med henvisning til de to hovedbegreber i titlen på dette særhæfte resulterer det her skitserede grundlag i følgende forudsigelse, som naturligvis ikke er begrænset til den kemiske industri, men gælder for enhver form for forretningsvirksomhed: „Business will be based on intact Biodiversity, or there will be no business“.