Mit Sonnenenergie angetriebene Mikroben – eine nachhaltige Proteinquelle

Mikroben spielen seit Jahrtausenden eine wichtige Rolle in unseren Lebensmitteln und Getränken – von Käse bis Bier –, aber ihr Einfluss auf unsere Ernährung könnte bald noch wichtiger werden. Die Welt steht vor Ernährungsproblemen, da die Bevölkerung wächst und gleichzeitig die Nachfrage nach ressourcenintensiven tierischen Produkten steigt. Wenn dieser Bedarf allein durch die konventionelle Landwirtschaft gedeckt werden soll, wird dies die Umwelt enorm belasten. Ein internationales Forscherteam hat nun gezeigt, dass die Verwendung von Solarzellen zur Produktion von mikrobiellem Protein nachhaltiger, effizienter und umweltfreundlicher ist als der Anbau konventioneller Pflanzen.

Die Methode nutzt Sonnenenergie, Land, Nährstoffe und Kohlendioxid. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift PNAS erschienen.

Die Forscher simulierten am Computer groß angelegte mikrobielle Lebensmittelproduktionsanlagen, die Sonnenenergie, Luft, Wasser und Nährstoffe für das Wachstum von Mikroben nutzen. Die proteinreiche Biomasse wird geerntet und verarbeitet, und das entstehende Pulver kann als Futtermittel für Tiere oder als Nahrungsmittel für Menschen verwendet werden. Im Rahmen der Studie wurde der Energiebedarf für jeden einzelnen Schritt, vom Anfang bis zum Endprodukt, analysiert. Dabei wurden folgende Aspekte berücksichtigt: Stromerzeugung (aus Sonnenkollektoren), elektrochemische Herstellung des energiereichen Substrats für die Mikroben, Kultivierung der Mikroben, Ernte und Verarbeitung der proteinreichen Biomasse. Es wurden mehrere Arten von Mikroben und Wachstumsstrategien verglichen, um die effizientesten zu ermitteln.

Die Forscher errechneten, dass durch Sonnenlicht aktivierte Mikroben für jedes produzierte Kilo Protein nur 10 Prozent der Landfläche benötigen, welche die effizienteste Pflanzenkultur – die Sojabohne – benötigt. Selbst in nördlichen Klimazonen mit weniger Sonnenschein könnten die Erträge von solarbetriebenen mikrobiellen Nahrungsmitteln die von herkömmlichen Grundnahrungsmitteln bei weitem übertreffen, während gleichzeitig der Wasser- und Düngemitteleinsatz minimiert wird. Wichtig ist, dass diese Produktion auch in Regionen stattfinden könnte, die für die Landwirtschaft nicht geeignet sind, wie zum Beispiel in Wüsten.

Frühere Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass das Protein dieser Mikroben Vorteile hat, wenn es an Nutztiere verfüttert wird. „Wir gehen davon aus, dass mikrobielles Eiweiß auch als Nahrungsergänzung von Nutzen sein wird, da es eine hochwertige Eiweißquelle darstellt, die alle essenziellen Aminosäuren sowie Vitamine und Mineralien enthält“, erklärt Erstautor Dorian Leger. Er hat die Arbeit am MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam während seines Studiums an der Universität Göttingen zusammen mit Kollegen aus Italien und Israel durchgeführt. „Die derzeitigen Anbaumethoden tragen weltweit zur Verschmutzung der Ökosysteme und zur Erschöpfung der Wasserreserven bei.“ Derzeit werden 30 bis 40 Prozent der Landfläche der Erde für die Landwirtschaft genutzt, und dennoch ist jeder zehnte Mensch unterernährt. „Durch die Umstellung auf die neue Methode könnten riesige Flächen frei werden, und darüber hinaus die weitere Zerstörung natürlicher Ökosysteme verhindert werden.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dorian Leger
E-Mail: dorian.dleger@gmail.com
Telefon: 01520 571 9379
www.dorianleger.com

Originalpublikation:

Dorian Leger et al, “Photovoltaic-driven microbial protein production can use land and sunlight more efficiently than conventional crops”, (2021) PNAS Doi: 10.1073/pnas.2015025118

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