Die Erdbevölkerung nimmt stetig zu. Horrorszenarien sollen uns vermitteln, dass wir bald alle nichts mehr zu essen haben. Dabei gibt es heute schon ganz einfache Lösung, um Geld zu sparen und um die Ernährungsversorgung sicher zu stellen, meint luckx – das magazin.

Lösungssuche

Die einfachste Lösung ist, weniger wegzuwerfen. Außerdem sollten wir die Lagerung von Lebensmittel verbessern. Wie das im eigenen Haushalt funktioniert, zeigen die Kühlgerätehersteller Bosch, Siemens, Miele und viele andere. Auf auf dem Transport erleiden Lebensmittel Schaden. Wer beispielsweise Lebensmittel beim Einkaufen auf das Kassenband wirft, muss sich nicht wundern, wenn Obst und Gemüse Schäden erleiden und schneller verderben. Dieses Spiel lässt sich bis zum Feld zurück verfolgen und Mängel beim Verarbeiten und Transport aufzeigen. Und wenn das alles nicht ausreicht? Auch dafür hat die Landwirtschaft schön Lösungen im Köcher. So ernten alternative Agrarsysteme zur Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung aktuell viel Aufmerksamkeit. Wie kann Landwirtschaft unter kontrollierten Bedingungen die Bereitstellung alternativer Proteinquellen fördern? Welchen Beitrag muss die Forschung leisten, um den Wandel voranzutreiben? Die technologischen Entwicklungen, die heute schon möglich sind, lassen sich mit „Inhouse Farming“ zusammenfassen. Damit wird die Herstellung alternativer Proteine für die Futtermittel- und Lebensmittelindustrie optimiert. „Unser Ernährungssystem braucht Vielfalt, hierbei spielen alternative Proteine eine Schlüsselrolle“, sagt Prof. Dr. Nils Borchard, DLG-Bereichsleiter Forschung und Entwicklung. Die Branche stehe zwar noch am Anfang ihrer Entwicklung, aber: „Europa und Deutschland sind technologisch und fachlich gut aufgestellt, um hochwertige Produkte aus alternativen Proteinquellen zu entwickeln und herzustellen, wobei regionale Unterschiede europäischer Ernährungssysteme nicht verloren gehen“, so Borchard weiter.

Proteinquellen für die Zukunft

Von der Grundlagenforschung, über den Transfer von Technologie in die Praxis bis hin zur Skalierung der Produktion: Eine Vielzahl innovativer Startups, etablierte Unternehmen aus der Lebensmittelwirtschaft, Zulieferer und renommierte Forschungseinrichtungen formen ein leistungsstarkes Ökosystem für die Entwicklung von pflanzlichen, kultivierten und fermentationsbasierten Alternativen zu Produkten aus der Tierhaltung. Zu den Experten in diesem Bereich zählt auch Prof. Dr. Marius Henkel. Er hat eine der ersten Professuren für Cellular Agriculture hierzulande inne und baut seit 2022 an der Technischen Universität München ein Forschungszentrum für Zellkultivierung und Präzisionsfermentation auf. Neben kultiviertem Fleisch arbeiten Henkel und sein Team an Verfahren, die Eier und Milch imitieren. „Das Thema ist derzeit sehr präsent, da viele Unternehmen in dem Bereich gegründet werden“, sagt Henkel. Einer seiner Schwerpunkte liegt auf der Feinabstimmung der Prozesse, die in den Bioreaktoren ablaufen – denn im Gegensatz zur traditionellen Fermentation gelingt das nur mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen. Bei dem Verfahren wird ein Gen, welches das Zielprotein kodiert, einem Spenderorganismus, beispielweise einer Kuh, entnommen und in die DNA einzelliger Organismen, wie Bakterien oder Hefen, eingeführt. In einem Gärtank wird der Organismus vermehrt und die Produktion des Zielproteins induziert. Dieses wird abgetrennt, gereinigt und getrocknet. Das so gewonnen Pulver kann als Zutat für Käse oder Joghurt verwendet werden. Ähnlich wie bei kultiviertem Fleisch soll es künftig auch die Pflanzenzellkultur ermöglichen, vollständige und authentische Zellen in Bioreaktoren zu züchten, die dem Original in nichts nachstehen.

Anbau in geschlossenen Systemen

„Inhouse Farming“ ist ein zukunftsweisendes Verfahren der Controlled Environment Agriculture (CEA). Eines davon ist das Vertical Farming – eine platzsparende Anbaumethode. „Sie ermöglicht die Produktion von Nahrungsmitteln und anderen Rohstoffen unabhängig von Witterungseinflüssen und schont natürliche Ressourcen, wie Wasser oder Boden“, bringt DLG-Experte Borchard die Vorzüge der CEA-Technologie auf den Punkt. Trotz der Vorteile stehen derartige Indoor-Systeme noch vor einigen Hürden. Die hohen Investitionskosten sowie der hohe Energieverbrauch gelten als die größten Hemmschuhe, da Vertical Farming einen besonderen Anspruch an das Innenklima und die Beleuchtung hat, um die optimalen Bedingungen für das Wachstum der Pflanzen, Pilze und tierischen Organismen sicherzustellen. Borchard: „Hier eröffnen sich jedoch spannende Möglichkeiten, wenn erneuerbare Energien den Bedarf decken und so den ökologischen Fußabdruck minimieren. In Dänemark werden solche Systeme beispielsweise mit Energie aus Windkraftanlagen betrieben.“ Ein Nebeneffekt der vertikalen Landwirtschaft: Sie ermöglicht die Lebensmittelproduktion direkt am Ort des Bedarfs und im urbanen Umfeld. Viele Experten sehen die größten Chancen für das Vertical Farming deshalb in Metropolregionen, in denen die traditionelle Landwirtschaft unter Flächenknappheit leidet.

Pflanzenvielfalt für den vertikalen Anbau

Bisher wurde Indoor Vertical Farming hauptsächlich für den Anbau von Salaten und Kräutern, sogenannter Microgreens, genutzt. Doch das Spektrum schreit nach Erweiterung. Zahlreiche Aktivitäten konzentrieren sich darauf, die Umweltbedingungen präzise zu steuern, um den Ertrag und insbesondere die Pflanzenqualität zu steigern und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren. Deshalb steht etwa eine ganzjährige Produktionsmethode für Sonderkulturen, wie Erdbeeren, Himbeeren und Heidelbeeren im Fokus der Forschung. Weitere Früchten sollen folgen. Auch hier können Fortschritte in der Sensortechnologie gepaart mit dem Einsatz Künstlicher Intelligenz eine präzise Analyse und Anpassung der Bedingungen, um das Wohlbefinden der Pflanzen zu gewährleisten.

Fischzucht

Die Fischzucht hat sich zu einer der Hauptstützen der globalen Lebensmittelversorgung entwickelt. Mittlerweile stammt jeder zweite Fisch, der konsumiert wird, aus Aquakulturen. Was braucht der Fisch und was braucht der Züchter? Indoor Fischzuchtanlagen, allen voran Kreislaufanlagen (Recirculating Aquaculture Systems, RAS) gelten als ökologisch verträglicher als traditionelle Netzgehege, da sie eine geringere Auswirkung auf natürliche Gewässer haben. „Diese moderne Form der Fischzucht ermöglicht es standortunabhängig, hochwertige Nahrungsmittel in geschlossenen Systemen zu produzieren“, sagt Borchard. Ein Vorteil ist, dass es keinen Futterverlust gibt. Die automatisierte Fütterung führt den Fischen nur die Menge zu, die aufgenommen wird. Ausscheidungen der Tiere werden in mehrstufigen Filteranlagen aus dem Kreislaufwasser gefiltert. Im Anschluss besteht die Möglichkeit, diese Reststoffe einer Biogasanlage zuzuführen. Die Prozesstechnik des „Seawater Cube“ basiert auf dieser Kreislauftechnologie und erlaubt die Kopplung mit einer Biogas-Fermentation. Das Prinzip: Das Abwasser aus dem Cube, ein wässriger Schlamm, wird in die Gülle eingeleitet und diese dann in die Biogasanlage eingespeist. Die organischen Substanzen der Fische werden so in einen erneuerbaren Energieträger überführt.