Astronautennahrung für Kühe - wissenschaft.de
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Umwelt+Natur

Astronautennahrung für Kühe

Mikrobenfutter
Industriell produzierte Mikroben könnten schon bald herkömmliches Kraftfutter für Kühe, Schweine und Hühner ersetzen. (Grafik: Bodirsky/PIK)

Ob Rinder, Schweine oder Hühner: Ein Großteil unserer Nutztiere wird bisher mit Futter aus der Landwirtschaft versorgt. Doch das ginge auch anders: Statt Soja und Getreide könnten die Tiere künftig vermehrt Kraftfutter aus mikrobieller Produktion bekommen – zum Wohle von Klima und Umwelt. Werden nur zwei Prozent des herkömmlichen Futters durch diese „Astronautennahrung“ ersetzt, würde dies Anbaufläche und CO2-Emissionen der Landwirtschaft um fünf Prozent verringern.

Entwaldung, Treibhausgasemissionen, Stickstoffverluste und ein Schwund der Artenvielfalt: Die heutige Landwirtschaft ist in vielen Belangen alles andere als umwelt- und klimafreundlich. Hinzu kommt: Auf einem Großteil der weltweiten Anbauflächen werden keine Nahrungsmittel für Menschen angebaut, sondern Pflanzen, die als Tierfutter dienen sollen. „Kühe, Schweine und Hühner werden mit sehr proteinreichem Futter gemästet. Inzwischen wird die Hälfte der auf Ackerland angebauten Proteine an Tiere verfüttert“, sagt Benjamin Leon Bodirsky vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Je mehr Fleisch die Menschheit produziert und isst, desto größer wird daher der Druck auf Natur und Klima.

Bakterienprotein statt Soja?

Wissenschaftler propagieren deshalb schon lange eine Umstellung der Ernährung auf weniger Fleisch und mehr Gemüse und andere pflanzliche Produkte. Doch alte Gewohnheiten und Traditionen lassen sich nicht so schnell ändern – und viele Menschen wollen schlicht nicht auf Fleisch verzichten. Hier könnte eine neue Technologie zumindest helfen: die Produktion von Viehfutter mithilfe von Mikroben. Dafür werden Bakterienkulturen mit Energie, Stickstoff und Kohlenstoff versorgt und so vermehrt.

Mit ihrem Wachstum produzieren die Mikroben Biomasse und auch wertvolle Proteine. Nach einiger Zeit werden die Bakterienzellen abgetrennt und getrocknet – es entsteht ein proteinreiches Pulver. Dieses kann dann beispielsweise anstelle von Sojaschrot an Tiere verfüttert werden. „In der Praxis könnten gezüchtete Mikroben wie Bakterien, Hefen, Pilze oder Algen proteinreiche Pflanzen vom Acker wie Sojabohnen oder Getreide ersetzen“, erklärt Co-Autor Ilje Pikaar von der University of Queensland in Australien. „Entwickelt wurde diese Methode ursprünglich während des Kalten Krieges für die Raumfahrt.“

Was bringt es?

Der große Vorteil: Um das Proteinfutter aus Mikroben herzustellen, werden keine Äcker und vergleichsweise wenig Energie und Nährstoffe benötigt. „Die Züchtung von Futterprotein in industriellen Anlagen statt auf Ackerland könnte helfen, einige Umwelt- und Klimaauswirkungen der Futtermittelproduktion zu mildern“, sagt Bodirsky. Wie groß die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile dieser „Astronautennahrung“ für Kuh und Co tatsächlich sind, haben die Forscher nun erstmals auf globaler Ebene untersucht.

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Für ihre Studie analysierten sie fünf verschiedene Wege zur Züchtung von Mikroben und die entsprechenden Auswirkungen. Die Bakterienreaktoren wurde dabei entweder durch Erdgas und Wasserstoff oder durch Zucker, Biogas oder Synthesegas aus der Landwirtschaft mi Energie versorgt. In ihrem Modell gingen die Forscher davon aus, dass bis 2050 rund zwei Prozent des weltweit benötigten Kraftfutters durch das Mikrobenprotein ersetzt werden würde – rund 175 bis 307 Millionen Tonnen.

Deutliche Umweltvorteile

Es zeigte sich: Eine landlose Produktion von Futtermitteln könnte tatsächlich dazu beitragen, die kritischen Auswirkungen in der landwirtschaftlichen Lebensmittelversorgungskette zu mildern. Würden nur zwei Prozent des Viehfutters durch Mikroben ersetzt, könnten mehr als fünf Prozent der globalen Ackerflächen, Treibhausgasemissionen und Stickstoffverluste eingespart werden. Genauer wären es sechs Prozent bei der Ackerfläche, sieben Prozent bei den Treibhausgasemissionen der Landwirtschaft und acht Prozent bei den globalen Stickstoffverlusten.

Besonders groß wären die Umweltvorteile, wenn die Futtermittelproduktion durch den Einsatz von Erdgas oder Wasserstoff vollständig von der Anbaufläche entkoppelt würde. Diese landlose Produktion geht jedoch auch mit einem größeren Energiebedarf einher als bei der Nutzung pflanzlicher Abfallstoffe als Energielieferant, so die Forscher. Hinzu kommt: Um die Umweltauswirkungen der Lebensmittelversorgungskette wirksam zu reduzieren, seien große strukturelle Veränderungen im Agrar- und Ernährungssystem genauso nötig wie Veränderungen bei der Ernährung selbst hin zu mehr Gemüse.

„Trotz der positiven Ergebnisse ist klar, dass eine Umstellung auf mikrobielles Protein aus dem Labor allein nicht ausreicht, um unsere Landwirtschaft nachhaltig zu verändern“, sagt Alexander Popp vom PIK. „Für unsere Umwelt und das Klima, aber auch für die eigene Gesundheit haben wir auch die Option, tierische Produkte teilweise durch das Essen von mehr Obst und Gemüse zu ersetzen. Und nach weiteren Fortschritten in der Technologie könnte mikrobielles Protein aus dem Labor auch ein direkter Bestandteil unserer Ernährung werden – Astronautennahrung für jedermann“.

Quelle: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Fachartikel: Environmental Science and Technology, doi: 10.1021/acs.est.8b00216

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