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Forschung & Technik: Neo-Carbon-Energie gegen Welthunger
Nahrung aus Strom

Ein finnisches Forscherteam hat eine Methode zur Herstellung von Lebensmitteln aus Elektrizität entwickelt. Sollte sich die Skalierung als erfolgreich erweisen, könnte es weltweit als Instrument gegen Welthunger und Klimawandel eingesetzt werden.

Eiweißpulver

Die Forscher um Juha-Pekka Pitkänen von der Technischen Universität in Lappeenranta (LUT) und Jero Ahola von der Technischen Universität in Espoo (VTT) entwickelten einen Herstellungsprozess, der nur Strom, Wasser, Kohlendioxid und Mikroben erfordert. Dabei werden Einzelzellproteine produziert. Das sind äußerst nahrhafte Eiweiße, die man für die Verwendung von Lebensmitteln oder Tierfutter weiterentwickeln kann. Überall auf der Welt, wo erneuerbare Energien zur Verfügung stehen, ist es somit möglich, dieses Protein anzufertigen. Äcker würden entlastet werden, und die Natur hätte Zeit, sich zu regenerieren.

Nach der Freilegung der Rohstoffe zur Elektrolyse in einem Bioreaktor bildet sich während des Verfahrens ein Pulver, das aus mehr als 50 Prozent Eiweiß und 25 Prozent Kohlenhydrate besteht. Der Rest sind Fette und Nukleinsäuren. Die Konsistenz des Endprodukts kann durch Veränderung der bei der Produktion verwendeten Organismen angepasst werden, sagt Pitkänen.

Protein aus CO2 und Strom

Prinzipiell würden alle Rohstoffe, die für den Prozess benötigt werden, aus der Luft stammen, erklärt Pitkänen. Zumindest das Kohlendioxid, welches die Proteinbausteine Kohlenstoff und Sauerstoff liefere, sowie Stickstoff. Mikroorganismen, die Stickstoff, Phosphor, Kalium und weitere Spurenelemente für das Wachstum und die Vermehrung benötigen, würden einen wichtigen Teil der Eiweißherstellung übernehmen, ergänzt sein Kollege Ahola.

Die benötigte Energie beziehen die Mikroben aus Wasserstoff. Genauso wie bei anderen Techniken, bei denen Strom in andere Energiearten umgewandelt wird, wird auch hierbei Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Dies geschieht im Bioreaktor. Um eigene Biomasse aufzubauen und Proteine herzustellen, benötigen sie Kohlenstoff. Diesen beziehen sie aus Kohlendioxid.

Kommerzialisierung könnte in zehn Jahren beginnen

Der nächste Schritt sei es laut Pitkänen, das System zu optimieren. Derzeit benötige ein Bioreaktor etwa zwei Wochen, um ein Gramm des Proteins herzustellen. „Vielleicht sind zehn Jahre ein realistischer Zeitrahmen zur Erreichung der kommerziellen Kapazitäten unter Berücksichtigung erforderlicher Rechtsvorschriften und der Prozesstechnologie“, so Pitkänen.

Die Wissenschaftler sehen momentan zwei Verwendungsmöglichkeiten für aus Strom erzeugte Lebensmittel. Zum einen als effektives Mittel zur Bekämpfung des Welthungers durch das Bereitstellen von Nahrungsquellen in Gebieten, die sich nicht für die landwirtschaftliche Produktion eignen. Laut Pitkänen könnte diese Technologie in Wüsten lebenden Menschen als Quelle kostengünstiger und nahrhafter Nahrung dienen.

Zum anderen findet dieser Prozess unabhängig von Umweltfaktoren statt. Das bedeutet, dass Menschen konsequent ernährt werden könnten, sagt Ahola. Der Prozess sei unabhängig vom Standort, der richtigen Temperatur, Bodenfeuchte oder einer bestimmten Bodenart.

Die Food of Electricity Studie ist Teil eines umfangreichen Neo-Carbon Energy Forschungsprojekts der LUT und der VTT. Das primäre Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines vollständig erneuerbaren und emissionsfreien Energiesystems. Die Akademie von Finnland finanziert die vier Jahre laufende Studie.

 

Bild Mitte rechts: Juha-Pekka Pitkänen von der Technischen Universität in Lappeenranta (LUT) (Foto: LUT)

Bild Mitte links: Forschungslabor der VTT (Foto: LUT)

Bild unten rechts: Jero Ahola von der Technischen Universität in Espoo (VTT) (Foto: LUT)

Bild unten links: Pulvermischung aus mehr als 50 Prozent Protein und 25 Prozent Kohlenhydraten, der Rest sind Fette und Nukleinsäuren (Foto: LUT)

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