Um die Versorgung der Weltbevölkerung mit gesunden Nahrungsmitteln zu sichern und gleichzeitig Biomasse für Chemikalien, Materialien und Energie bereitzustellen, muss die globale Pflanzenproduktion in den nächsten Jahren und Jahrzehnten erheblich gesteigert werden. Dafür werden umwelt- und klimaschonende Anbauverfahren benötigt, mit denen natürliche Ressourcen erhalten und effizient genutzt werden können. Mit zahlreichen Arbeitsgruppen aus den Pflanzen-, Boden-, Agrar- und Umweltwissenschaften ist das BioSC für die wissenschaftliche Bearbeitung dieser Herausforderungen breit aufgestellt.

Für die Herstellung hochwertiger Chemikalien und Materialien aus Biomasse spielt die Stoffumwandlung mit Mikroorganismen und Enzymen eine wichtige Rolle. Mit den Möglichkeiten der modernen Mikrobiologie, Biotechnologie und Molekularbiologie können Stoffwechselwege so verändert oder neu entwickelt werden, dass sie den Zugang beispielsweise zu neuen Naturstoffen oder Pharmazeutika ermöglichen. Die Kombination mit Stoffumwandlungen aus der Chemie schafft weitere Möglichkeiten für eine biobasierte Wertschöpfung. Alle diese Disziplinen sind im BioSC vielfältig vertreten.

Bioraffinerien bündeln den Aufschluss von Biomasse in ihre chemischen Grundbausteine, deren Umsetzung zu den Zielsubstanzen und die Formulierung fertiger Produkte. Die Verarbeitung von Biomasse bringt spezifische verfahrenstechnische Herausforderungen mit sich, vor allem die großen Schwankungen in der Menge und Zusammensetzung der Biomasse, die saisonal, regional und durch verschiedene Pflanzenarten bedingt sind. Für die Entwicklung integrierter und modularer Bioraffineriekonzepte sind im BioSC verschiedene Teildisziplinen aus der Verfahrenstechnik vertreten.

Die Etablierung einer Bioökonomie setzt die Berücksichtigung wirtschaftlicher Zusammenhänge und gesellschaftlicher Implikationen von Produktion und Verwertung voraus. Neue biobasierte Produkte und Wertschöpfungsketten werden ganze Branchen und damit auch soziale Zusammenhänge verändern. Neben der wirtschaftlichen Umsetzbarkeit und der gesellschaftlichen Akzeptanz ist die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit der Bioökonomie ein zentrales Thema, gerade vor dem Hintergrund einer global steigenden Nachfrage nach Lebensmitteln und Konsumgütern. Für diese Fragestellungen findet sich im BioSC ein Spektrum verschiedener Expertisen aus dem Bereich der Sozioökonomie.

Das Querschnittsthema Systems Engineering berührt alle Größenskalen bio(techno)logischer Systeme. Zielsetzung ist die Repräsentation komplexer biologischer und technischer Wechselwirkungsnetzwerke in Form mathematischer Modelle, die Entwicklung und Anwendung rechnergestützter Methoden zur Gewinnung quantitativer Aussagen, die Modellvalidierung sowie die anschließende Anwendung modellgestützter Methoden für die Produkt- und Prozessentwicklung in der Bioökonomie.

Das Querschnittsthema Bioinformatik adressiert mit einem breiten Spektrum von Technologien und Methoden die relevanten Fragestellungen aus dem Bereich des Datenmanagements, der Modellierung sowie der Datenanalyse. Im Zentrum der bioinformatischen Aktivitäten steht die Erforschung und Entwicklung algorithmischer Ansätze zur Lösung von anspruchsvollen Fragestellungen aus den genannten Bereichen.

Das Querschnittsthema Strukturbiologie liefert notwendige Informationen über Struktur und Dynamik biologisch und medizinisch relevanter Moleküle, die für das Verständnis der dem Leben zugrunde liegenden Mechanismen auf allen Skalen essentiell sind. Die Fähigkeit, Struktur- und Dynamik-Informationen über Proteine in atomarer Auflösung zu erhalten erlaubt z.B. die Optimierung von Biomolekülen in industriell und gesellschaftlich relevanten Bereichen als Basis für eine nachhaltige Bioökonomie.