Umweltprobleme, extreme Wetterlagen, Belastung von Böden und Gewässern – all das erschwert die Versorgung mit ernährungsphysiologisch wertvollen Lebensmitteln und Proteinen in vielen Regionen der Welt. Damit rücken alternative – und nachhaltige – Ernährungslösungen in den Fokus. Einen Ansatz bieten alternative Proteinquellen, die tierische Lebensmittel wie Fleisch, Fisch, Eier und Milch ersetzen können. Auf solche alternativen Proteine aus Pflanzen, Insekten, Pilzen und Algen setzen Forschende im Fraunhofer-Leitprojekt „FutureProteins“. Sechs Fraunhofer-Institute bündeln darin seit 2001 ihre Expertise, um neue Proteinquellen in eigens entwickelten, ganzjährig nutzbaren, flächen-, klima- und standortunabhängigen Indoor-Anbausystemen zu erzeugen und daraus Nahrungsmittel zu produzieren.

Neben vier Indoor-Produktionsanlagen – Vertical Farming, Insect Farming, Bioreaktoren für Pilze sowie Photobioreaktoren für die Kultivierung von Algen – entstand auch schon eine Reihe leckerer Produkte – vom Burger über glutenfreie Brote bis hin zu Desserts.

Kartoffeltrester für die Pilzfermentation und als Insektenfuttermittel

„Im Hinblick auf den Klimawandel war uns wichtig, dass sich alle neu entwickelten Indoor-Anlagen unabhängig vom Standort, von der Fläche und der Saison nutzen lassen und somit eine ganzjährige, lokale und nachhaltige Kultivierung der verschiedenen Rohstoffe gewährleistet ist“, so beschreibt es der Wissenschaftler und Projektkoordinator vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME in Aachen, Dr. Marc Stift. Zudem sind die vier Anlagen miteinander verzahnt: Die Nebenströme aus den unterschiedlichen Verarbeitungsstufen lassen sich für die Kultivierung weiterer Proteinsysteme nutzen. Als Beispiel nennt Stift Kartoffeltrester: Nach der Stärke- und Proteingewinnung aus Kartoffeln bleiben ein wässriges Medium und Kartoffeltrester übrig. Letzterer enthält Ballaststoffe, die sich als hervorragendes Fermentationssubstrat für Pilze erwiesen haben. Ebenso lassen sich stickstoffreiche Nebenströme aus der Insektenproduktion als Pflanzendünger nutzen.

Innovatives Vertical Farming-System: Erbsen auf Berg- und Talfahrt

Mit der am Fraunhofer IME entwickelten OrbiPlant-Technologie ist es den Forschenden erstmals gelungen, Erbsen im Indoor-Bereich effizient anzubauen. Das förderbandbasierte System ermöglicht eine platzsparende Anbauweise, mit der sich zudem 95 Prozent des Wasserverbrauchs und 50 Prozent des Düngerbedarfs einsparen lassen. Die Anlage bewegt sich wellenförmig, sodass die ins Förderband eingesteckten Pflanzen – den Bewegungen der Anlage folgend – sehr buschig wachsen, was einen platzsparenden Anbau ermöglicht. Das Beleuchtungssystem strahlt in die bei der Abwärtsbewegung des wellenförmigen Förderbands entstehenden Täler, sodass die Luft nach oben entweichen kann und der bei herkömmlichen Anlagen häufige Wärmestau vermieden wird. Die Pflanzen werden aeroponisch versorgt, das heißt, ihre Wurzeln hängen frei im Innenraum des Förderbands und werden mit einer Lösung aus Wasser und Nährstoffen besprüht. Die substratfreie Kultivierung geht mit einem weiteren Vorteil einher: Die Pflanzen sind sauber und die komplette Biomasse, inklusive der Blätter und Wurzeln kann direkt zur Proteingewinnung verwendet werden.

Veganer Fleischersatz: Burgerpatties aus einer Erbsen- und Pilzmischung

Am Fraunhofer IVV in Freising wird innerhalb des Projekts an der Verarbeitung alternativer Proteine zu Lebensmitteln geforscht. Entstanden sind schon einige Prototypen mit hoher Verbraucherakzeptanz: Neben Burgerpatties und veganen Fleischbällchen aus Erbsenprotein und Pilzmyzel wurden auch glutenfreie Brote aus Insekten, Desserts und Softeis aus unterschiedlichen Pflanzenproteinen sowie Teigwaren mit Algenfüllung von den Verkostern positiv bewertet. 

Burgerpatties aus einer Kombination unterschiedlicher Proteinquellen sind derzeit noch nicht erhältlich, die Mischung aus Erbsen und Pilzmyzelien soll aber laut den Fraunhofer-Wissenschaftlern besonders saftige Burger mit stark reduzierten Gehalten an künstlichen Aromen und Zusatzstoffen ergeben. Ziel des Projekts ist übrigens nicht nur die Marktverfügbarkeit ihrer Lebensmittel, sondern auch die Lizenzierung der im Projekt entstandenen Anlagen in die Industrie.

Quelle: Fraunhofer