Mit Blick auf eine wachsende Bevölkerung und knapper werdende Ressourcen infolge des Klimawandels gewinnen alternative Proteinquellen zur Herstellung neuer Lebensmittel zunehmend an Bedeutung. Ihre Bandbreite ist groß: Leguminosen, Algen, Pilze und Insekten sowie Proteine, die durch zellbasierte oder fermentative Verfahren gewonnen wurden, sind als Rohstoffquellen für eine gesunde, umweltbewusste und nachhaltige Ernährungsweise geeignet. Die Entwicklung innovativer Lebensmitteln auf Basis alternativer Proteine ist auch für Investoren attraktiv geworben.

Die Sicherung der Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung unter den sich ändernden Klimabedingungen gehört zu den größten Herausforderungen der Zukunft. Damit verbunden ist die Forderung, gesunde, nährstoffreiche und nachhaltige Lebensmittel zu produzieren. Eine vielversprechende Methode ist das Vertical Farming. Hier können Nahrungspflanzen mitten in der Stadt unter kontrollierten Bedingungen in Mini-Gewächshäusern auf verschiedenen Ebenen in einer speziellen Nährstofflösung ohne Pestizide unter LED-Licht angebaut werden.

Nitrogenasen sind die einzigen natürlichen Enzyme, die in der Lage sind, den in der Luft enthaltenen elementaren, molekularen Stickstoff (N₂) so umzuwandeln, dass der lebenswichtige Nährstoff für Lebewesen auch biologisch verfügbar ist – und zwar in Form von Ammoniak (NH₃). Darüber hinaus können diese Enzyme auch das Klimagas Kohlendioxid (CO₂) direkt in Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Ameisensäure umsetzen, wie Forschende vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie kürzlich herausfanden.

Wasser ist ein kostbares Gut und sorgt nicht selten für Nutzungskonflikte. Schon heute kommt es aufgrund von Hitze und Dürre auch in einigen Regionen Deutschland zu Wasserknappheit. Die Landwirtschaft als Haupternährungsproduzent verursacht Fachleuten zufolge allein 70 % des globalen Wasserverbrauchs und ist damit besonders auf Anbaumethoden angewiesen, die mit wenig Wasser auch künftig die Ernährung sichern.

Viele Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen leben in Symbiose mit anderen Individuen oder Organismen, um zu überleben. Solche Lebensgemeinschaften sind für beide Seiten vorteilhaft, weil sie sich gegenseitig mit Nährstoffen versorgen. Auch Flechten, die an extremen Standorten wie der Antarktis oder Atacama-Wüste siedeln, überleben nur durch die Symbiose von Pilz und Algen oder Cyanobakterien. Diese Allianzen machen Flechten zu Mini-Ökosystemen, weil sie zahlreichen Organismen einen Lebensraum bieten.