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The fourth industrial revolution in 2011 aimed to transform the traditional manufacturing processes. As part of this revolution, disruptive innovations in drug development and data science approaches have the potential to optimize CMC (chemistry, manufacture, and control). The real-time simulation of processes using “digital twins” can maximize efficiency while improving sustainability. As part of this review, we investigate how the World Health Organization’s 17 sustainability goals can apply toward next-generation drug development. We analyze the state-of-the-art laboratory leadership, inclusive personnel recruiting, the latest therapy approaches, and intelligent process automation. We also outline how modern data science techniques and machine tools for CMC help to shorten drug development time, reduce failure rates, and minimize resource usage. Finally, we systematically analyze and compare existing approaches to our experiences with the high-throughput laboratory KIWI-biolab at the TU Berlin. We describe a sustainable business model that accelerates scientific innovations and supports global action toward a sustainable future.

This dissertation is an an educational design research project (Plomp 2013) which follows the classical research steps: research clarification, description of a problem area, analysis, design and evaluation. Each step is described in a separate chapter and the research project: Research Clarification - This chapter describes the research function along with the characteristics of an educational design research project. The concrete research design is a two-step process. First, to describe the learning outcomes for the existing Blue Engineering Course at the Technische Universität Berlin and second, to use these learning outcomes in order to evaluate the course on module level. Problem Area - Course Design of the Blue Engineering Course - This chapter describes the genesis of the student-initiated and student-driven Blue Engineering Course at Technische Universität Berlin along with its focus on content methods. The general conditions of the course as well the course plan are outlined with regard to the students’ activities and assessments. Analysis - Outcome-Based Education, Frameworks of Learning Outcomes and Competences of an Education for Sustainable Development - The analysis chapter is divided into three parts. First, the genesis and current status of an outcome-based education are described. Second, five different frameworks for learning outcomes are presented. Four of these frameworks stand in the same historical line so that the description of these frameworks will unveil an evolution over time. Third, a description of the concept of competences, especially of key competences generally associated with an education for sustainable development, is given. It is shown that the various concepts of key competences converge. Therefore, this description focuses on the 12 sub-competences of Gestaltungskompetenz [shaping competence, design competence] (Haan 2010) as this is a comprehensive framework which is suitable for a course-specific adaptation. Designing Down and Describing the Learning Outcomes for the Blue Engineering Course - This chapter starts off with an introduction to the overall design down process. Next, the regulatory framework is presented that affects the Blue Engineering Course: the relevant state law, guidelines of the responsible accreditation agency and the regulations at Technische Universität Berlin. The overall characteristics of the Blue Engineering Course are then described by two general learning outcomes. As part of the design down process, these two learning outcomes on general level are then merged with the 12 sub-competences of Gestaltungskompetenz which results in a set of 12 learning outcomes on module level. These are further designed down in order to describe the learning outcomes on block level as well as activity level. Each step is a precisioning of the learning outcomes so that they become not only more and more course-specific but also describe more and more accurately domain-specific competences which contrast the broad and abstract key competences of an education for sustainable development. Evaluation of the Blue Engineering Course - The primary focus of this chapter will lie on the evaluation of the Blue Engineering Course according to its 12 learning outcomes on module level which have been described in the preceding chapter. This course evaluation consists of the following components: 1) a quantitative analysis shows who participated in the course; 2) a qualitative evaluation gives an overview which learning activities and learning assessments contribute to reaching the 12 learning outcomes on module level; 3) a triangulation shows how and to what extent three selected core building blocks contribute to the 12 learning outcomes on module level; 4) a quantitative evaluation through a comparative self-assessment test shows how the students rate their competence level at the beginning and at the end of a course. Diese Dissertation ist ein educational design research project (Plomp 2013), das den klassischen Forschungsschritten folgt: Klärung der Fragestellung, Beschreibung des Problembereichs, Analyse, Design und Bewertung. Jeder Schritt wird in einem separaten Kapitel beschrieben: Klärung der Fragestellung - Dieses Kapitel beschreibt die Forschungsfrage zusammen mit den Merkmalen eines pädagogischen Designforschungsprojekts. Das konkrete Forschungsdesign ist ein zweistufiger Prozess. Erstens, die Lernergebnisse für den bestehenden Blue Engineering Seminars zu beschreiben und zweitens, diese Lernergebnisse zu nutzen, um das Seminar auf Modulebene zu bewerten. Problembereich - Lehrkonzept des Blue Engineering Seminars - Dieses Kapitel beschreibt die Entstehung des von Studierenden initiierten und von Studierenden weiterentwickelten Seminars Blue Engineering an der Technischen Universität Berlin mit dem Schwerpunkt auf inhaltlichen Methoden. Die allgemeinen Bedingungen des Kurses sowie der Kursplan werden im Hinblick auf die Lernaktivitäten und Prüfungsleistungen der Studierenden festgelegt. Analyse - Lernziel/-ergebnisbeschreibungen and Kompetenzen einer Bildung für nachhaltige Entwicklung - Das Kapitel Analyse ist in drei Teile gegliedert. Zunächst werden die Entstehung und der aktuelle Stand einer lernergebnisorientierten Bildung beschrieben. Zweitens werden fünf verschiedene Frameworks für Lernergebnisse vorgestellt. Vier dieser Frameworks stehen in der gleichen historischen Linie, so dass die Beschreibung dieser Frameworks eine Entwicklung im Laufe der Zeit darstellt. Drittens wird eine Beschreibung des Konzepts der Kompetenzen, insbesondere der Schlüsselkompetenzen, die im Allgemeinen mit einer Bildung für nachhaltige Entwicklung verbunden sind, dargelegt. Es zeigt sich, dass die verschiedenen Konzepte von Schlüsselkompetenzen zusammenlaufen. Daher konzentriert sich diese Beschreibung auf die 12 Teilkompetenzen von Gestaltungskompetenz (Haan 2010), da es sich um einen umfassendes Framework handelt, das sich für eine kursspezifische Anpassung eignet. Designing Down und Beschreibung der Lernergebnisse für das Blue Engineering Seminar - Dieses Kapitel beginnt mit einer Einführung in den gesamten Design Down Prozess. Anschließend werden die regulatorischen Rahmenbedingungen vorgestellt, die das Seminar Blue Engineering betreffen: das jeweilige Landesrecht, die Richtlinien der zuständigen Akkreditierungsstelle und die Regelungen der Technischen Universität Berlin. Die allgemeinen Merkmale des Blue Engineering Seminars werden dann durch zwei allgemeine Lernergebnisse beschrieben. Im Rahmen des Design-Down-Prozesses werden diese beiden Lernergebnisse auf allgemeiner Ebene mit den 12 Teilkompetenzen der Gestaltungskompetenz zusammengeführt, was zu einem Satz von 12 Lernergebnissen auf Modulebene führt. Diese werden im weiter Verlauf genutzt, um die Lernergebnisse sowohl auf Block- als auch auf Aktivitätsebene zu beschreiben. Jeder Schritt ist eine Präzisierung der Lernergebnisse, so dass sie nicht nur immer seminarspezifischer werden, sondern auch immer präziser fachspezifische Kompetenzen beschreiben, die den breiten und abstrakten Schlüsselkompetenzen einer Bildung für nachhaltige Entwicklung gegenüber stehen. Evaluation des Blue Engineering Seminars - Der Schwerpunkt dieses Kapitels liegt auf der Bewertung des Blue Engineering Seminar basierend auf seinen 12 Lernergebnissen auf Modulebene, die im vorherigen Kapitel beschrieben wurden. Diese Kursauswertung besteht aus den folgenden Komponenten: 1) eine quantitative Analyse zeigt, wer an dem Kurs teilgenommen hat; 2) eine qualitative Bewertung gibt einen Überblick darüber, welche Lernaktivitäten und Lernbewertungen dazu beitragen, die 12 Lernergebnisse auf Modulebene zu erreichen; 3) eine Triangulation zeigt, inwieweit drei ausgewählte Kernbausteine zu den 12 Lernergebnissen auf Modulebene beitragen; 4) eine quantitative Bewertung durch einen vergleichenden Selbstbewertungstest zeigt, wie die Studierenden ihr Kompetenzniveau zu Beginn und am Ende des Seminars Kurses bewerten.

Die Marktprämie hat im ersten Jahr ihres Bestehens Entwicklungen angestoßen, die für die mittelfristige Marktintegration der erneuerbaren Energien sehr wichtig sind. Die Marktprämie eröffnet neuen Akteuren den Handel mit Strom aus erneuerbaren Energien und kann so Wettbewerb und Innovation auf dem Stromhandelsmarkt schaffen, gibt Impulse dafür, die Einspeisung aus erneuerbaren Energien genauer zu prognostizieren, setzt Anreize, steuerbare und soweit möglich fluktuierende erneuerbaren Energien-Anlagen bedarfsorientiert einzuspeisen und insbesondere Anlagen abzuregeln, wenn ein Überangebot von Strom besteht und die Börsenpreise negativ sind, kann so perspektivisch die EEG-Umlage entlasten, integriert erneuerbare Energien in die Regelenergiemärkte, wo diese für zusätzlichen Wettbewerb sorgen und verringert damit mittelfristig die konventionelle Mindesteinspeisung (sog. must-run-Anlagen). Diese ersten Erfahrungen mit der Marktprämie zeigen, dass sie einen substanziellen Beitrag zur Marktintegration erneuerbarer Energien leisten kann.