Forscher der Universität Aarhus haben mit Unterstützung der Novo Nordisk Foundation und der Bill & Melinda Gates Foundation eine Methode entwickelt, um CO₂ mithilfe eines Bioreaktors in essbare Proteine umzuwandeln. Auch das Start-up-Unternehmen Arkeon will ein nachhaltiges Lebensmittelsystem schaffen, indem es uralte Mikroben in einem Bioreaktor zur Umwandlung von CO₂ in Lebensmittel einsetzt. Beide Projekte zielen darauf ab, die Tierproduktion zu reduzieren, CO₂-abgeleitete Proteine als Fleischersatz zu verwenden und die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten. Die Universität Aarhus plant, die Effizienz ihres Verfahrens mit einem 200-Liter-Bioreaktor zu testen, während Arkeon seine Technologie auf einen größeren 150-Liter-Reaktor ausweitet. Diese bahnbrechenden Ansätze könnten die Lebensmittelproduktion revolutionieren, indem sie klimafreundliche Alternativen bieten und zu einem nachhaltigen Lebensmittelsystem beitragen.
- CO₂ can be converted into food using bioreactors;
- Aarhus University researchers can process it to get tofu out of it;
- Arkeon uses ancient bacteria to process CO₂;
Der dreistufige Bioreaktor der Universität Aarhus
Die von den Forschern der Universität Aarhus entwickelte Methode besteht aus einem Bioreaktor mit drei Stufen. In der ersten Stufe werden Rohstoffe wie CO₂, Wasserstoff und Sauerstoff beschafft. CO₂ wird zunächst aus einer Biogasanlage bezogen, während Wasserstoff und Sauerstoff vor Ort mithilfe von Ökostrom und Elektrolyse hergestellt werden.
In der zweiten Stufe werden Wasserstoff und CO₂ in einen mikrobiellen Reaktor gepumpt, der mit Acetogenen gefüllt ist, Bakterien, die in einer sauerstofffreien Umgebung leben. Diese Bakterien wandeln Wasserstoff und CO₂ in Essigsäure um, ähnlich dem Essig, der zum Entkalken eines Wasserkochers verwendet wird. In der dritten und letzten Stufe wird die Essigsäure herausgefiltert und in einen neuen Reaktor gepumpt, der Hefe enthält. Wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, wandelt die Hefe die Säure in Eiweiß um, das zu verschiedenen Lebensmitteln wie Tofu verarbeitet werden kann.
Der Bioreaktor von Arkeon: Nutzbarmachung uralter Mikroben
Das 2021 gegründete Unternehmen Arkeon verwendet einen Bioreaktor, der uralte Mikroben, so genannte Archaeen, enthält, die sich von Kohlendioxid ernähren und verschiedene für die Ernährung notwendige Aminosäuren produzieren. Diese extremophilen Mikroben gedeihen in Umgebungen mit begrenzter Nahrung, wie z. B. am Boden von Vulkanen, und haben sich so entwickelt, dass sie Nährstoffe, einschließlich CO₂, effizient verwerten.
Das Gasfermentationsverfahren von Arkeon im Bioreaktor ermöglicht es diesen Mikroben, CO₂ in einer einfachen Salzlösung zu verbrauchen und dabei Wasserstoff als Energiequelle zu nutzen. Die von Arkeon produzierten Nährstoffe können für verschiedene Anwendungen maßgeschneidert werden, z. B. für Clean-Label-Zutaten, alternative Proteinprodukte, Geschmacks- und Aromastoffe, Nahrungsergänzungsmittel und Zellkulturmedien für kultiviertes Fleisch.
Maßstabsvergrößerung und Blick in die Zukunft
Die Forscher der Universität Aarhus wollen die Effizienz ihres Verfahrens mit einem 200-Liter-Bioreaktor testen und die Nutzung von CO₂ aus anderen Quellen wie Kraftwerken und Fabriken erforschen. Sie glauben, dass sie innerhalb von zwei Jahren über genügend Wissen verfügen werden, um groß angelegte proteinproduzierende Fabriken zu bauen, die als Plug-Ins zu CO₂-emittierenden Anlagen fungieren könnten. Diese rasche Einführung der Technologie könnte einen erheblichen Einfluss auf den grünen Übergang haben.
Arkeon hingegen hat die Finanzierung gesichert und arbeitet an der Weiterentwicklung seiner Technologie hin zu einem größeren 150-Liter-Reaktor. In fünf Jahren will Arkeon Inhaltsstoffe in großem Maßstab produzieren, nachhaltige Lebensmittel zugänglicher machen und möglicherweise weitere Anwendungsmöglichkeiten für Mikroben erforschen.
Revolutionierung der Lebensmittelproduktion
Die Umwandlung von CO₂ in essbare Proteine bietet eine vielversprechende Lösung für die Herausforderungen der nachhaltigen Lebensmittelproduktion. Die bahnbrechende Arbeit der Forscher der Universität Aarhus und von Arkeon könnte zu klimafreundlichen Alternativen zur herkömmlichen Fleischproduktion führen, die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft verringern und ein nachhaltigeres Lebensmittelsystem fördern. Wenn sich diese Technologien weiterentwickeln, haben sie das Potenzial, die globale Lebensmittellandschaft umzugestalten und zu einem gesünderen Planeten beizutragen.