Künstliche Kohlenhydrate für nachhaltige Lebensmittel?

Welche Alternativen zur konventionellen Landwirtschaft existieren, um Kohlenhydrate für Lebens- und Futtermittel umweltgerechter zu produzieren? WissenschaftlerInnen haben hierzu erste Modellrechnungen durchgeführt.

Synthetische Zuckerherstellung der Zukunft

Welche Alternativen zur konventionellen Landwirtschaft existieren, um Kohlenhydrate für Lebens- und Futtermittel zu produzieren? WissenschaftlerInnen der Universität Heidelberg haben Modellrechnungen zur künstlichen Herstellung von Zucker und darauf aufbauend einer Synthese von anderen Kohlenhydraten wie Stärke durchgeführt. Sie gehen dabei der Frage nach, ob ein Teil des menschlichen Kalorienbedarfs aus daraus hergestellten Lebensmitteln umweltschonend gedeckt werden könnte. Mit ihrer Studie, in der sie Berechnungen zu Energieaufwand, Flächenaufwand und Kosten vornehmen, möchten Prof. Dr. Ulrich Platt und Dr. Florian Dinger vom Institut für Umweltphysik der Ruperto Carola  das Forschungsinteresse und das Bewusstsein für diese technologischen Möglichkeiten wecken.

"Die konventionelle Landwirtschaft befindet sich in einer Sackgasse. Sie kann trotz aller Erfolge nicht ohne große Umweltbelastungen wie Land- und Wasserverbrauch, der Anwendung von Pestiziden sowie dem Einsatz großer Mengen von künstlichem Dünger betrieben werden", betonte Prof. Platt.

Einen Ausweg sehen die WissenschaftlerInnen in der Herstellung von künstlichen Kohlenhydraten aus atmosphärischem Kohlendioxid und Wasser unter Zuhilfenahme von erneuerbaren Energien wie etwa der Photovoltaik. "Alle dazu erforderlichen Technologien sind entweder kommerziell verfügbar oder im Falle des Zuckers zumindest im Labormaßstab entwickelt. Allerdings wurde bisher noch keine gezielte Forschung in Richtung einer Kohlenhydratsynthese im industriellen Maßstab durchgeführt, da bislang die biogene Kohlenhydratproduktion wirtschaftlich wettbewerbsfähiger war. Ab wann synthetischer Zucker wettbewerbsfähig wäre, hängt vor allem von der prognostizierten Kostensenkung bei der Wasserstoffherstellung durch Elektrolyse ab", erläuterte Dr. Dinger.

Synthese noch zu teuer

Die Wettbewerbsfähigkeit von synthetischem Zucker ist allerdings nicht allein von den sinkenden Synthesekosten abhängig, sondern auch das Ergebnis einer Abschätzung der "wahren Kosten" der konventionellen Landwirtschaft, so die Heidelberger WissenschaftlerInnen. Unter Berücksichtigung der ökologischen und sozioökonomischen Schäden gehen sie davon aus, dass die Kosten der biogenen Zuckerproduktion mindestens das Dreifache des heute gehandelten Preises betragen.

"Ein wesentlicher Kostentreiber ist dabei der enorme Wasserverbrauch der konventionellen Landwirtschaft. Da in vielen halbtrockenen Regionen wie beispielsweise Kalifornien und Indien die Grundwasserreservoire zur Neige gehen, kann die Landwirtschaft dort vermutlich langfristig nur mit deutlich teurerem Wasser aus Meerentsalzungsanlagen betrieben werden", so Ulrich Platt.

Nahrung aus dem Labor als Lösung für die Zukunft

In synthetischen Produkten sehen die ForscherInnen das Potenzial, einen großen Teil des menschlichen Kalorienbedarfs zu decken. Darüber hinaus könnten sie als Nahrung für Mikroorganismen, Pilze oder Nutztiere verwendet werden, um die Nachhaltigkeit der verbleibenden biogenen Produktion von Fetten und Proteinen zu verbessern. Langfristig schlagen die Heidelberger ForscherInnen für eine sichere und nachhaltige Ernährung eine Aufgabenteilung zwischen synthetischer und biogener Nahrungsmittelproduktion vor. Sie gehen davon aus, dass die Erzeugung künstlicher Kohlenhydrate im industriellen Maßstab deutlich weniger Fläche, Wasser und Energie verbraucht. Langfristig halten es die WissenschaftlerInnen für denkbar, die Zuckerproduktion vollständig auf eine künstliche Herstellung umzustellen. "Sofern technisch realisierbar, sollten auch alle verarbeiteten Lebensmittel wie zum Beispiel Brot und Nudeln teilweise aus synthetisierter Stärke und synthetisierten Fetten hergestellt werden. Die herkömmliche Landwirtschaft würde weiterhin Obst, Gemüse und Fleisch produzieren“, so Prof. Platt zum Abschluss.

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