Mehrere Teams weltweit forschen an einer Methode, Hefen mit Kohlendioxid aus der Luft zu nähren. Einem Dissertanten in Wien ist es erstmals gelungen. Jetzt soll die neue Technologie für die nachhaltige Herstellung von eiweißreichem Tierfutter genutzt werden.
Der Fleischkonsum stieg zwischen 1961 und 2009 von dreiundzwanzig Kilogramm auf zweiundvierzig Kilogramm pro Kopf und Jahr (Quelle: Fleischatlas 2013). Um den hohen Bedarf decken zu können, ist eine effiziente Tierzucht mit eiweißreichem Futter erforderlich. Gras allein reicht nicht. Bislang wird das Tierfutter überwiegend aus Soja gewonnen. Die Nutzung von Soja für Tierfutter ist in mehrfacher Hinsicht bedenklich. Schwerwiegende Gründe sind der Klimawandel und die globale Ernährungs-Sicherheit. In der Europäischen Union müssen siebzig Prozent der erforderlichen eiweißreichen Futtermittel importiert werden. Allein in Österreich sind es 600.000 Tonnen pro Jahr. Soja wird auf landwirtschaftlichen Flächen in Nord- und Südamerika angebaut. Die Flächen wären besser für den Anbau menschlicher Nahrung genutzt. Außerdem ist der Anbau von Sojaprodukten arbeitsintensiv, leitet große Mengen an Pestiziden an die Umwelt und verursacht klimaschädigende Treibhausgase.
Alternative Eiweißquelle
Forschern der Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien und des Austrian Centre of Industrial Biotechnology (ACIB) in Wien gelang es, eine alternative Eiweißquelle für Tierfuttermittel zu entwickeln. Diese ist frei von Pestiziden und erfordert keine landwirtschaftlichen Flächen – ein Bioreaktor genügt. Zentral im Prozess ist ein Hefestamm. Hefen sind einzellige Pilze, die sich von Kohlehydraten ernähren. In der Biotechnologie sind Hefen nicht neu und wurden schon zuvor für die Produktion von Futtermitteln eingesetzt. Die dafür benötigten Kohlehydrate stammen jedoch aus Pflanzen – und diese erfordern wertvolle Anbaufläche.
Pichia Pastoris
Dem Dissertanten Thomas Gaßler gelang es gemeinsam mit seinem Betreuer Diethard Mattanovich (beide BOKU) und Matthias Steiger vom ACIB, den Hefepilz Pichia Pastoris mit Kohlendioxid zu ernähren. In Kombination mit einer flexiblen Energiequelle wie Methanol oder Formiat soll dieser als Nahrungsquelle genutzt werden. Die Pichia Pastoris lebt auch unter natürlichen Bedingungen von Methanol. Aber um Kohlendioxid aus der Luft verwenden zu können, muss ein schwieriger Stoffwechselweg vollzogen werden: Die Hefe muss C-Atome chemisch reduzieren und miteinander verknüpfen. Die Technologie des Stammes wurde weltweit patentrechtlich geschützt.
Das Ziel von Carbofeed: Eine alternative Proteinquelle als Futtermittel zur Verfügung zu stellen und dabei gleichzeitig CO2 als Rohstoffquelle nachhaltig nutzbar zu machen.
Kommerzialisierung
Jetzt erhielten die Forscher eine Spin-Off Fellowship Finanzierung des Forschungsförderungsfonds (FFG) um das Projekt Carbofeed zur Marktreife zu bringen. Mit dem wissenschaftlichen Mitarbeiter Michael Egermeier erhielten sie auch personelle Unterstützung. Die industrielle Anwendung für die kostengünstige Herstellung von Hefebiomasse aus Biomethanol und CO2 ist insofern begünstigt, als im Carbofeed-Prozess auf ein bekanntes Herstellungsverfahren von Biomasse zurückgegriffen wurde. Das bedeutet, dass bestehende Industrie-Anlagen für die Produktion genutzt werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsprozessen von Hefebiomasse sind höhere Ausbeuten und daher geringere Produktionskosten zu erwarten.
Im Rahmen des Spin-Off Fellowship soll die Kerntechnologie als Plattform für die CO2-neutrale Herstellung von mikrobiellen Industriegütern weiterentwickelt werden. Um die Qualität des Prozesses zu stärken, ist eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Prozesses geplant.
Markt
Die Technologie soll über Lizenzen für lokal produzierende Unternehmen zugänglich werden. Im ersten Schritt will man sich an Hersteller von Futtermittel-Zusatzstoffen wenden, deren Marktvolumen 2015 in Europa bei fünf Milliarden Euro und weltweit bei achtzehn Milliarden Euro lag. Im zweiten Schritt ist der Eintritt in den gesamten europäischen Futtermittelmarkt angedacht, der 2015 ein Volumen von fünfundfünfzig Milliarden Euro umfasste.
Die Technologie funktioniert ohne Photosynthese und kann auch für eine Lebensmittelversorgung in der Raumfahrt genutzt werden.
Die FFG Spin-Off Fellowship Finanzierung ermöglicht Forschenden die bestmögliche Vorbereitung der Umsetzung ihrer Gründungsideen. Für die Dauer von achtzehn Monaten können sich die Forschenden voll auf die Weiterentwicklung ihrer Technologie konzentrieren und erhalten zusätzlich ein breites Angebot an Weiterbildungen, Coaching und Mentoring.
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