Was wächst, wenn der Acker fehlt?

Im Mittelpunkt steht bei food4future die Frage, wie Städte mit knappen Flächen- und Süßwasserressourcen zur Lebensmittelproduktion beitragen können. Dafür untersucht das Konsortium, ob bestimmte Nahrungsorganismen auch mitten in der Stadt kultiviert werden können. „Wir müssen Agrifood-Systeme komplett neu denken“, beschreibt Prof. Dr. Monika Schreiner den Anspruch. Sie forscht am Leibniz-Institut für Gartenbauwissenschaften (IGZ) im brandenburgischen Großbeeren und koordiniert den interdisziplinären Forschungsverbund food4future. „Deshalb untersuchen wir Nahrungsquellen jenseits etablierter Produktionssysteme, zum Beispiel bestimmte Algen, Quallen und Salzpflanzen wie den Queller, aber auch Insekten, die Reststoffe verwerten. Hinzu kommen innovative Technologien für die Produktionsanlagen und Verarbeitung.“ Die Ansätze benötigen kein Ackerland und kommen überwiegend mit Salzwasser statt Süßwasser aus. Es geht dabei nicht darum, die bestehende Landwirtschaft durch ein einziges neues Agrarsystem-Modell zu ersetzen, sondern zusätzliche regionale Wertschöpfungsnetzwerke zu entwickeln, die Agrifood-Systeme widerstandsfähiger machen können. Dabei betrachtet food4future nicht nur einzelne Nahrungsorganismen, sondern das Zusammenspiel von Kultivierung, Ressourcen, Energie, Verarbeitung sowie Nutzung und Absatz.

Wie radikal neu Produktionsorte gedacht werden, zeigt das Beispiel der Makroalgen vonder Gattung Ulva, von denen manche auch als Meersalat bekannt sind. Die Suche nach geeigneten Standorten für die Kultivierung dieser Grünalgen führte das Team in den Keller der Therme in Bad Saarow. Brandenburg liegt auf alten Salzstätten und in Thermalbädern wird das salzhaltige Solewasser für medizinische Anwendung und zur Regeneration genutzt. Eine Studie des food4future-Teams zeigte, dass sich die Grünalge sehr gut im frischen Solewasser anbauen lässt. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, Solequellen parallel für den Badebetrieb und die Algenproduktion zu nutzen, ohne zusätzliches Ackerland oder Süßwasser zu benötigen. Nach der Algenkultivierung wird das Solewasser – ebenso wie das im Badebetrieb genutzte – gereinigt wieder in den Boden verpresst und so im Kreislauf geführt.

Nach diesem erfolgreichen Versuch arbeitet das Forschungsteam nun daran, den Ansatz auf Anlagen mit bis zu 2.000 Litern hochzuskalieren. Gleichzeitig werden weitere Algenarten und Produktionsorte untersucht. Solewasser ist dabei nicht gleich Solewasser. Die Zusammensetzung unterscheidet sich von Quelle zu Quelle; bestimmte Mineralstoffe können das Wachstum sogar hemmen. Für jede Solequelle muss daher geprüft werden, welche Makroalge damit zurechtkommen und welche Kultivierungsbedingungen nötig sind. Auch die gemeinsame Kultivierung verschiedener Organismen wird erprobt. So sollen Nährstoffe möglichst im System gehalten und vorhandene Stoffströme mehrfach genutzt werden.

Damit aus solchen Einzelversuchen robuste Produktionssysteme werden, müssen auch die Kultivierungsanlagen flexibel sein. Die Forschenden schaffen daher modulare Einheiten, die in unterschiedlichen Innenräumen als Einzelanlagen oder in mehrstöckigen Regalsystemen eingesetzt werden können. Die Module müssen robust, flexibel formbar, leicht zu reinigen und an unterschiedliche Organismen anpassbar sein. Dafür entwickelt das Projektteam neue Materialkonzepte, darunter naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe, in die technische Funktionen wie Beleuchtung integriert werden können. 

Auch lassen sich die Inhaltsstoffe der Algen über die Kultivierungsbedingungen beeinflussen. Die Forschenden untersuchen, wie Lichtintensität und Lichtspektrum, Temperatur und Nährstoffversorgung die Zusammensetzung der Algenbiomasse verändern. Mit UVB-LEDs beeinflussen sie beispielsweise gezielt gesundheitsrelevante Inhaltsstoffe wie Antioxidantien. 

Dr. Babette Regierer, stellvertretende Koordinatorin von food4future, betont: „Wir wollen keine schrittweise Verbesserung bestehender Systeme, sondern wirklich mal einen Blick auf etwas ganz Neues werfen. Das muss sich aber am Ende auch wirtschaftlich tragen.“ Indoor-Systeme benötigen Energie für Pumpen, Beleuchtung und Steuerung. food4future untersucht deshalb Energieeinsatz, Materialien, Stoffströme und Wirtschaftlichkeit. Eine Lebenszyklusanalyse der Makroalgenkultivierung in Bad Saarow wird derzeit durchgeführt, um die Umweltwirkungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette detaillierter bilanzieren zu können. Parallel arbeiten die Forschenden daran, die Anlagen möglichst mit erneuerbarer Energie wie Photovoltaik und Kleinwindkraft zu betreiben.

Das Projekt food4future endet nicht mit der Kultivierung. Die Forschenden untersuchen, wie sich Inhaltsstoffe der alternativen Nahrungsorganismen in bekannte Lebensmittel oder andere Produkte integrieren lassen, und arbeiten dazu eng mit verschiedenen Partnern etwa aus Lebensmittelproduktion und -sicherheit, Gastronomie und Handel zusammen. Die Therme in Bad Saarow beispielsweise plant, die Algenprodukte selbst zu verwenden, etwa für Wellness-Anwendungen oder als kulinarisches Highlight. In der Moselregion arbeitet food4future zusammen mit Winzern und Gastronomen an dem Konzept „Alge meets Wein“. Dabei nimmt das Projektteam Köchinnen und Köche der gehobenen Gastronomie auf eine kulinarische Entdeckungsreise zu verschiedenen Zubereitungsmöglichkeiten für Ulva und Palmaria, begleitet mit der passenden Weinauswahl.

Beim Industrietransfer-Workshop der „Agrarsysteme der Zukunft“ im Jahr 2025 kamen rund 150 Teilnehmende aus Forschung, Industrie, Politik und Zivilgesellschaft zusammen, um die praktische Umsetzung zu diskutieren. Dass dabei auch die Produkte selbst auf Interesse stoßen, zeigte das begleitende Buffet mit Quellerpesto, Quallensalat und Algenkeksen. „Ich bin gar nicht dazu gekommen, vom Buffet zu probieren, so schnell war alles weg“, lacht Schreiner. 

Parallel untersucht das Deutsche Institut für Ernährungsforschung, wie gut Nährstoffe aus den hierzulande wenig etablierten Makroalgen vom menschlichen Körper aufgenommen werden und welchen Beitrag diese zur Gesundheit von Menschen leisten können. Eine in der ersten Projektphase entwickelte „Health-App“ setzen die Forschenden bei Ernährungs- und Interventionsstudien ein, um Daten von Probandinnen und Probanden zu erfassen und auszuwerten.

Dem Team von food4future ist bereits viel gelungen: Es hat neue Organismen für die Ernährung untersucht, innovative Kultivierungssysteme entwickelt, Produkte erprobt und Kontakte zu Unternehmen, Gastronomie und weiteren möglichen Abnehmern geknüpft. Doch für den Weg aus dem Labor in den Alltag braucht es mehr. „Es geht nicht nur darum, eine technologische Innovation auf einen höheren Reifegrad zu bekommen. Wenn die Akzeptanz nicht stimmt, dann erreicht man keine Transformation“, sagt Koordinatorin Schreiner. Technologie müsse in ein System passen, das wirtschaftlich, ökologisch, regulatorisch und gesellschaftlich funktioniert.

Eine der größten Hürden sieht das Konsortium in der Regulierung. Für neuartige Lebensmittel gelten in der EU besondere Zulassungsanforderungen, und die Verfahren können langwierig und aufwendig sein. Deshalb konzentriert sich food4future bei der Entwicklung von Anwendungen auf Organismen, die bereits als Lebensmittel genutzt werden können. Einige Ulva-Algenarten oder Salzpflanzen wie der Queller dienen regional schon lange der Ernährung und fallen daher nicht unter die Novel-Food-Verordnung. Dennoch hofft das Konsortium, dass sich die Rahmenbedingungen für neue Lebensmittel künftig weiterentwickeln. Denn Innovationen müssen schneller aus der Forschung in die Anwendung gelangen, damit daraus hierzulande Start-ups, Geschäftsmodelle und Wertschöpfung entstehen und gute Ideen nicht anderswo umgesetzt werden.

Ebenso entscheidend wie die Regulierung ist die Frage, ob neue Lebensmittel gesellschaftlich angenommen werden. „Niemand soll zu neuen Lebensmitteln oder Ernährungsformen gezwungen werden. Sie müssen sich sinnvoll in unser Ernährungssystem einfügen und einen echten Mehrwert bieten“, erläutert Schreiner. Dazu gehört auch, herauszufinden, was Menschen tatsächlich anspricht und was nicht. Wissenschaftskommunikation ist daher bei food4future von Anfang an mitgedacht. Ausstellungen, Dialogveranstaltungen und Mitmachtage schaffen niedrigschwellige Zugänge und Raum für direkten Austausch.

Jette Berend, Projektmanagerin am IGZ, erlebt dabei immer wieder, dass aus dem Projekt etwas Eigenständiges entsteht. Im Future Food Living Lab an der HTW Berlin entwickeln Studierende aus den Forschungsthemen eigene Ausstellungen, digitale Anwendungen und andere Formate. „Wir stellen unsere Forschung einmal vor und dann machen die was ganz Eigenes daraus“, beschreibt Berend die Zusammenarbeit. Eine Gruppe entwickelte zum Beispiel eine Kinderausstellung mit Insektenkuscheltieren und einem Kochbuch „Chili con Grilli“. In einem anderen Studierendenprojekt entstand ein Spiel, in dem ein KI-Agent mit den Spielenden interagiert. Andere digitale Werkzeuge machen Zukunftsszenarien durch interaktive Visualisierungen und Gamification erfahrbar. Insgesamt entsteht so ein Austausch, bei dem Forschung nicht nur vermittelt wird, sondern Rückmeldungen aus Gesellschaft und Politik direkt in die weitere Arbeit einfließen.

Auch Leonhard Meitner, Projektmitarbeiter für Wissenschaftskommunikation und Wissenstransfer bei food4future am IGZ, beschäftigt sich mit der Frage, wie sich neue Agrar- und Ernährungssysteme gesellschaftlich erfahrbar machen lassen. „Die Gesamtsituation ist sehr undurchschaubar“, gibt Meitner zu bedenken. „Und ich glaube, da ist das Stichwort Resilienz sehr wichtig“, denn solche Systeme könnten seiner Ansicht nach dazu beitragen, die Widerstandsfähigkeit der Ernährungssysteme zu stärken. Deshalb sucht das Konsortium auch den direkten Austausch mit der Politik, auf Bundesebene etwa in Dialogformaten wie „Leibniz im Bundestag“ oder beim „Global Forum of Food and Agriculture“ und auch auf europäischer Ebene. Ziel ist es, Erfahrungen aus der Forschung in die Diskussion über Regulierung, Förderung und die Rahmenbedingungen für Innovationen einzubringen.

Damit Forschung und Transfer gelingen, arbeitet das Konsortium eng zusammen. Unterschiedliche Disziplinen, Perspektiven und Interessen müssen dabei immer wieder zusammengebracht werden. Koordinatorin Schreiner beschreibt die Zusammenarbeit als bereichernd, kooperativ und auf Augenhöhe. Unterschiedliche Zielvorstellungen würden immer diplomatisch ausgehandelt. So ist über die Jahre ein Netzwerk entstanden, in dem die Partner ihre unterschiedlichen Kompetenzen bündeln und gemeinsam an Fragen zu Technologie, Nachhaltigkeit und Kommunikation arbeiten. Ob daraus tatsächlich neue Bausteine eines resilienteren Ernährungssystems entstehen, wird sich nun vor allem daran zeigen, welche Ansätze den Sprung aus der Forschung in die Praxis schaffen.

von Hanna Berger