Agro-Photovoltaik mal anders

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Die Weltbevölkerung wächst rasant und in vielen Teil herrscht Nahrungsmangel. Eine wichtige Rolle bei der Produktion von menschlichen und tierischen Nahrungsmitteln spielen dabei Mikroben. Ihren Bedarf allein durch die konventionelle Landwirtschaft zu decken, würde die Umwelt jedoch enorm belasten. Eine sonnige Alternative hat nun ein internationales Forscherteam gefunden. Mit dem Einsatz von Photovoltaik-Anlagen ließe sich die Produktion von mikrobiellem Protein nachhaltiger und effizienter gestalten, wie die Ergebnisse ihrer Studie “Photovoltaic-driven microbial protein production can use land and sunlight more efficiently than conventional crops” zeigt. Diese haben sie in der Fachzeitschrift „PNAS“ veröffentlicht.

Ihre Methode setzt neben Photovoltaik auf Nährstoffe und Kohlendioxid. Die Forscher simulierten am Computer eine groß angelegte mikrobielle Lebensmittelproduktionsanlage für die Zucht von Mikroben. Die proteinreiche Biomasse wird dabei geerntet und zu einem Pulver verarbeitet, das als Futtermittel für Tiere und als Nahrungsmittel für Menschen genutzt werden könne, so die Forscher. Sie analysierten dabei den Energiebedarf für jeden einzelnen Produktionsschritt: Photovoltaik-Stromerzeugung, elektrochemische Herstellung des energiereichen Substrats für die Mikroben, Kultivierung der Mikroben, Ernte und Verarbeitung der proteinreichen Biomasse. Dabei seien mehrere Arten von Mikroben und Wachstumsstrategien verglichen worden, um die effizienteste Methode zu entwickeln.

Die Computersimulationen hätten gezeigt, dass durch Photovoltaik aktivierte Mikroben für jedes produzierte Kilo Protein nur zehn Prozent der Landfläche benötigen, verglichen mit der effizientesten Pflanzenkultur – der Sojabohne, wie die Forscher zu ihren Ergebnissen schreiben. Selbst in nördlichen Klimazonen mit weniger Sonnenschein könnten die Erträge von solarbetriebenen mikrobiellen Nahrungsmitteln die von herkömmlichen Grundnahrungsmitteln bei weitem übertreffen, während gleichzeitig der Wasser- und Düngemitteleinsatz minimiert werden könne. Zudem könne diese Mikroben-Produktion auch in Regionen stattfinden, die für die Landwirtschaft nicht geeignet seien, wie etwa Wüsten.

„Wir gehen davon aus, dass mikrobielles Eiweiß auch als Nahrungsergänzung von Nutzen sein wird, da es eine hochwertige Eiweißquelle darstellt, die alle essenziellen Aminosäuren sowie Vitamine und Mineralien enthält“, erklärt Erstautor Dorian Leger von der Universität Göttingen. Er arbeitete für seine Studie während seiner Zeit am MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam mit Kollegen aus Italien und Israel zusammen.

„Die derzeitigen Anbaumethoden tragen weltweit zur Verschmutzung der Ökosysteme und zur Erschöpfung der Wasserreserven bei“, so Leger weiter. Derzeit würden 30 bis 40 Prozent der Landfläche der Erde für die Landwirtschaft genutzt, und dennoch sei jeder zehnte Mensch unterernährt. „Durch die Umstellung auf die neue Methode könnten riesige Flächen frei werden, und darüber hinaus die weitere Zerstörung natürlicher Ökosysteme verhindert werden.“

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