LandLessFood-blue

Hintergrund und Zielsetzung

Um die Weltbevölkerung auch im Jahr 2100 ernähren zu können, müssen sich die globale Landwirtschaft und die gesamte Wertschöpfungskette bei Lebensmitteln grundlegend verändern. Insbesondere in Afrika steht man vor kaum lösbaren Problemen. Bis zum Ende des Jahrhunderts werden hier rund 80 % des globalen Bevölkerungszuwachses erwartet – ein Anstieg von 1,2 auf 4,4 Milliarden Menschen.

Auch der Klimawandel und die Erschöpfung endlicher Ressourcen, die zur Intensivierung der Landwirtschaft benötigt werden (z.B. Phosphat und fossile Brennstoffe), stellen das Agrarsystem vor große Herausforderungen und gefährden die Ernährungssicherheit.

In dem Projekt „LandLessFood“ geht es deshalb darum, neue Konzepte für die Lebensmittel- und Futtermittelproduktion zu entwickeln, bei denen Nährstoffe aus Abfallströmen heraus genutzt und damit recycelt werden können. In dem Teilprojekt „LandLessFood-blue“ untersuchen wir das Potenzial von Bioreaktoren als Komponenten eines nachhaltigen, zirkulären landwirtschaftlichen Systems. Im Fokus stehen hierbei nicht nur Bioreaktoren für heterotrophe, sondern auch Photobioreaktoren für autotrophe Mikroorganismen.

Vorgehensweise

Das Projekt „LandLessFood-blue“ ist in das Gesamtprojekt „LandLessFood –Konzeptgestaltung zur nachhaltigen Ernährung der Welt 2100“ eingebunden. Wir bearbeiten es gemeinsam mit dem Thünen-Institut für Ökologischen Landbau.

 Während sich unsere Kolleginnen und Kollegen in Trenthorst im Teilprojekt „LandLessFood-green“ mit der Produktion von Pilzen und Regenwürmern als Bestandteil eines zirkulären, nachhaltigen Lebensmittelsystems beschäftigen, prüfen wir im Teilprojekt „LandLessFood-blue“ im Thünen-Institut für Agrartechnologie die Eignung von Algen und Pilzen für diesen Einsatz.

Zunächst überprüfen wir mit Hilfe von Literaturrecherchen den Stand des Wissens a) über das Potential von Mikroalgen für die Lebensmittel-, Futtermittel- und Düngemittelproduktion sowie b) die Möglichkeiten der Nutzung von Abwasser und industriellen Abgasen als Kohlenstoffquelle für die Kultivierung von Algen. Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Produktion von Stärke durch Mikroalgen. Da bisher nur ein Bruchteil der Mikroalgen und Cyanobakterienarten wissenschaftlich untersucht wurden, untersuchen und vergleichen wir Mikroalgen aus verschiedenen Stammsammlungen und parallel aus Umweltproben. Vielversprechende Stämme werden in einem Photobioreaktor kultiviert und auf verschiedene Parameter wie Medienzusammensetzung, Temperatur, Lichtintensität und -dauer, pH-Wert, Gasversorgung etc. hin optimiert. Nach erfolgreicher Optimierung können wir die Algenkultivierung auf die Nutzung von Abfallströmen wie Abwasser und industrielle Abgase umstellen. Zusätzlich untersuchen wir Pilze darauf, ob sie die Mikroalgen bzw. deren wertvolle Inhaltsstoffe als Substrat nutzen können. Die Pilze werden ebenfalls in Bioreaktoren kultiviert und optimiert. Auf Grundlage dieser Arbeiten wollen wir ein Kultivierungsverfahren zur Futter- und Lebensmittelherstellung im Bioreaktor unter Nutzung von Abfallströmen anstelle von Reinsubstraten entwickeln.

Daten und Methoden

Um das Gesamtprojekt anschaulich darzustellen, bauen wir ein naturgetreues, maßstabsverkleinertes Modell, das die Einbindung des Teilprojekts „LandLessFood-blue“ in das Gesamtprojekt und das Prinzip des nachhaltigen, zirkulären landwirtschaftlichen Systems der LandLessFood-Idee zeigt. Dabei soll der Kreislauf exemplarisch die Ernährung einer Person darstellen.