Mit Algen und Insekten zur Eiweiß-Revolution

Proteine sind die Bausteine des Lebens. Jeder Erwachsene benötigt rund 60 g hochwertiges Eiweiß pro Tag. Für die Ernährung der Weltbevölkerung erzeugt die Landwirtschaft jedes Jahr gut 525 Mio. t pflanzliche Proteine wie sie etwa in Mais, Reis, Weizen oder Soja vorkommen. Eine Berechnung von Bühler zeigt aber, dass bis 2050 zusätzliche 265 Mio. t Eiweiß pro Jahr benötigt werden, um die wachsende Bevölkerung zu ernähren. Das Schließen dieser Protein-Lücke stellt eine ernste Herausforderung dar. Denn schon heute ist unsere Eiweißversorgung nicht nachhaltig, weil wir zu viel tierisches Eiweiß wie Fleisch oder Fisch konsumieren. Zwei Drittel der erzeugten Pflanzenproteine landen in den Mägen von Zuchttieren wie Rindern, Schweinen, Geflügel oder Fischen. „Intensive Landwirtschaft, Massentierhaltung und Fischerei decken unseren Proteinbedarf nicht nachhaltig und umweltverträglich“, sagt Bühler-Technologiechef Roberts. „Wir brauchen neue, innovative Ansätze in der Eiweißproduktion und -verarbeitung. Andernfalls drohen unsere Landwirtschaftssysteme zu kollabieren“, ergänzt Prof. Alexander Mathys von der ETH Zürich.

Obwohl immer mehr Menschen Fleisch und Fisch essen, führt bereits kurzfristig kein Weg an der verstärkten Nutzung von pflanzlichen Proteinen für die menschliche Ernährung vorbei. Große Hoffnungen ruhen auf Hülsenfrüchten wie Erbsen, Linsen oder Bohnen. Die glutenfreien Proteinlieferanten erleben derzeit vor allem in Europa und Nordamerika eine Wiedergeburt, während sie in Asien und Afrika seit jeher auf dem Speiseplan stehen. Auf Anlagen von Bühler können Hülsenfrüchte nicht nur geschält, halbiert und sortiert werden. Sie lassen sich auch in Reinform oder gemischt mit anderen Rohmaterialien zu Pasta, Backwaren, Snacks oder Fleischersatzprodukten verarbeiten. Solche neuartigen Erzeugnisse könnten Hülsenfrüchte für einen größeren Kreis von Konsumenten attraktiv machen, weil diese dadurch ihre Essgewohnheiten nicht ändern müssen.

Mittel- bis langfristig müssen jedoch auch neue Rohstoffe genutzt werden. Vor allem Algen und Insekten bieten sich als hochwertige Eiweißquellen an. Mikroalgen wie Chlorella oder Spirulina (Arthrospira) konkurrieren nicht mit bestehenden Landwirtschaftsflächen, wachsen schnell und brauchen wenig Platz. Ihr hochwertiges Eiweiß kann beispielsweise zu Lebens- und Futtermitteln verarbeitet werden. Ganze Algen und Algenextrakte sind heute schon erhältlich. Sie werden vor allem im asiatischen Raum verzehrt, sind aber auch im Westen bei einer kleinen Gruppe von besonders gesundheitsbewussten Konsumenten beliebt. Um in der westlichen Hemisphäre eine breite Masse anzusprechen, müssen Produkte auf Algenbasis entwickelt werden, die in traditionellen Lebensmitteln verwendet werden können, ohne deren Geschmack und Textur wesentlich zu verändern. Neben Proteinen enthalten Algen auch wertvolle mehrfach ungesättigte Fettsäuren und Farbpigmente.

Auch Insekten wie Mehlwürmer oder Larven von Soldatenfliegen verfügen über großes Potential. Sie können mit industriellen Nebenprodukten oder sogar mit gewissen Abfällen gefüttert werden und sind bemerkenswert effizient: Aus 2 Kilogramm Futter bilden sie 1 Kilogramm Insektenmasse. Ein weiterer Vorteil ist der geringe Platzbedarf. Weil das Insektenmehl als Eiweißquelle dem Fischmehl ähnelt, könnte es als nachhaltige Futterquelle die Fischzucht revolutionieren und helfen, den Druck auf die natürlichen Fischbestände zu reduzieren. Insekten gelten in Asien als Delikatesse und werden auf dem Markt in einer ähnlich großen Auswahl angeboten wie bei uns das Fleisch beim Metzger. In Europa und Nordamerika lösen sie als Nahrungsmittel jedoch häufig Ekel aus. Wird diese Ablehnung durch die Verarbeitung etwa zu Proteinpulver überwunden und werden offene Fragestellungen aus den Bereichen Lebensmittelsicherheit, der rechtlichen Situation und der Verarbeitung geklärt, könnten Insekten in Zukunft eine vielversprechende Proteinquelle für die menschliche Ernährung sein. Bühler arbeitet derzeit mit einem Partner in China am Aufbau einer Pilotanlage für die industrielle Verarbeitung von Fliegenlarven und Mehlwürmern. Das Ziel ist die Gewinnung von Insektenmehl als Ersatz für Fischmehl sowie eines hochwertigen Fettes, das über ähnliche Eigenschaften wie Palmkernöl verfügt.

„Die Vorteile von Algen und Insekten sind offenkundig. Bei der Konzeption von integrierten Bioraffinerien für ihre Aufzucht und Verwertung ist es wichtig, dass wir bereits in einem frühen Stadium mit Technologiefirmen wie Bühler zusammenarbeiten“, fasst Prof. Mathys die Motivation für die Zusammenarbeit der ETH Zürich mit dem Uzwiler Technologiekonzern zusammen. So müssen viele Fragen darüber, wie sich Algen- oder Insektenproteine in industriellen Mengen züchten, extrahieren und verarbeiten lassen, noch geklärt werden. Bühler verfügt über ein umfassendes Know-how zu Prozessen, die künftig in solchen Anlagen eingesetzt werden könnten. So konnte der Konzern etwa bereits aufzeigen, dass für den Aufschluss von Algenzellen Rührwerkskugelmühlen heute die kosteneffizienteste mechanische Methode sind. Diese Nassmahltechnik wird auch für die Herstellung von Farben oder Lacken eingesetzt. Sie erlaubt ein besonders schonendes Öffnen der zähen Zellwände der Algen, um alle wertvollen Bestandteile zu extrahieren und zu separieren.