Im Bereich der Bioökonomie tätige Unternehmen tragen dazu bei elf der 17 Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen zu erreichen, zu denen es u. a. gehört, eine intelligentere und effizientere Nutzung wertvoller natürlicher Ressourcen zu realisieren, erneuerbare Alternativen zu traditionellen fossilen Kunststoffprodukten zu schaffen, die Auswirkungen des Klimawandels zu mindern, den Energiebedarf zu minimieren sowie die vom Menschen verursachten Emissionen in Boden, Luft und Wasser zu reduzieren.
Bei der Entwicklung neuer Technologien zum Ersatz fossiler durch nachwachsende Rohstoffe nehmen Wissenschaft und Industrie in Deutschland bereits heute eine führende Rolle ein. Kamen in der Vergangenheit für die biobasierte industrielle Produktion von chemischen Grundstoffen, Feinchemikalien oder Kraftstoffen meist biologische Ressourcen zum Einsatz, deren Erzeugung in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion stand („Tank-Teller-Konflikt“), so können hierfür in modernen Verfahren, die maßgeblich von der Wissenschaft und Industrie in Deutschland entwickelt wurden, zuvor ungenutzte ligninhaltige Reststoffe aus der Agrarproduktion eingesetzt werden. In jüngster Zeit wurden darüber hinaus zahlreiche als „Carbon Capture and Utilization“ (CCU) bezeichnete Prozesse entwickelt, bei denen CO2 der Atmosphäre nicht über den Umweg einer vorgelagerten Biomasseproduktion auf land- oder forstwirtschaftlichen Flächen, sondern direkt in Produktionsverfahren für kohlenwasserstoffbasierte Produkte entzogen werden kann.
Die technologische Basis hierfür liefern „Power-to-x“-Technologien, bei denen Stromüberschüsse aus erneuerbaren Energiequellen für die elektrolytische Produktion von Zwischenprodukten verwendet werden, die in kombinierten biokatalytischen Prozessen in die gewünschten Zielprodukte (z. B. chemische Grundstoffe) überführt werden. In den vergangenen Jahren sind von Industrie und Wissenschaft in Deutschland zahlreiche Pilotanalgen errichtet worden, um diese nachhaltigen Prozesse der modernen Bioökonomie weiterzuentwickeln und zu etablieren.
Auch in der Lebensmittelindustrie und -forschung sind zuletzt zahlreiche Prozesse entwickelt worden, mit denen sich biologische Ressourcen noch effizienter und nachhaltiger nutzen lassen. Neben kombinierten Produktionsmethoden wie der Aquaponik, bei der Aquakulturen synergetisch mit Hydrokulturen verbunden werden, zählen hierzu insbesondere auch Verfahren zur Erschließung neuer Proteinquellen auf der Basis von Hülsenfrüchten, Algen oder Insekten. Diese sind als Alternativen zum Eiweiß klassischer Nutztiere insofern von zentraler Bedeutung, als dass die Nutztierproduktion sehr ressourcenintensiv ist und die Umwelt in erheblichem Maße durch Treibhausgasemissionen und Nitrateinträge belastet. Insbesondere bei der Entwicklung neuer marktfähiger Endprodukte zum Fleischersatz auf Basis alternativer Proteinquellen nehmen deutsche Unternehmen inzwischen eine führende Rolle ein.
