Der Verzehr von Fleisch in Lebensmitteln ist für Tiere unethisch und führt zu einem signifikanten Anstieg der schädlichen Emissionen in die Atmosphäre, die sich auf den globalen Klimawandel auswirken. Kann diese Situation geändert werden? Es ist unwahrscheinlich, dass alle Menschen auf der Erde Veganer werden, aber Fleisch kann künstlich aus tierischen Stammzellen angebaut werden. Also wurde der Ausweg gefunden? Ja, sagen Wissenschaftler. Nicht wirklich, argumentieren Ökologen und Technologen. Die Herstellung von künstlichem Fleisch ist wirtschaftlich immer noch zu teuer - und hinterlässt seltsamerweise einen größeren CO2-Fußabdruck als der Anbau von herkömmlichem Fleisch. Dennoch verlieren die Befürworter des neuen Produkts nicht die Hoffnung, es im industriellen Maßstab auf den Markt zu bringen.
Im September gaben russische Produzenten bekannt, dass sie sich dem globalen Trend des „kultivierten Fleisches“anschließen. Laut den Ideologen dieses Geschäfts können Muskelfasern in einem Bioreaktor aus Stammzellen in einem speziellen Nährmedium gezüchtet werden, anstatt Tiere für Fleisch zu töten.
Dieses Produkt ist auch als "Reagenzglasfleisch" und "sauberes Fleisch" bekannt. Der letztere Begriff impliziert, dass Ihre Pastetchen ethisch und umweltfreundlich sind.
Fasten und sein Fleisch
Die Idee, Fleisch in einem Reagenzglas (oder besser gesagt in einer Petrischale) herzustellen, kam aus der Biomedizin: Fortschritte in der Stammzellkultivierung und im 3D-Druck von Organen inspirierten auch Lebensmitteltechnologen. In der Tat, wenn Gewebe im Labor für Transplantationen gezüchtet werden kann, warum nicht für Lebensmittel?
Das Prinzip des vereinfachten Fleischanbaus wiederholt das Prinzip des Gewebewachstums: Stammzellen werden aus einer Probe tierischen Muskels isoliert, die dann in einem speziellen Nährmedium mit Hormonen und Wachstumsfaktoren multipliziert und zur Differenzierung in Muskelfasern gezwungen werden.
Der Prozess des Kochens von künstlichem Fleisch im Labor der Ochakovo Food Ingredients Plant.
Werbevideo:
Proben von Zellen künstlichen Fleisches im Labor der Ochakovo Food Ingredients Plant.
Ähnliche Experimente mit dem Ziel, ein essbares Produkt zu erhalten, wurden seit den 1990er Jahren in Laboratorien durchgeführt, aber die Popularisierung der Idee ist größtenteils dem Verdienst des Wissenschaftlers Mark Post von der Universität Maastricht (Niederlande) zu verdanken. 2013 präsentierte er Reportern den ersten Burger mit einem Schnitzel aus Kuhmuskelzellen, die in seinem Labor gezüchtet wurden.
Bei der Präsentation wurde das Schnitzel vom Küchenchef zubereitet und von kulinarischen Kritikern feierlich gegessen. Den Bewertungen nach zu urteilen, ähnelte das Produkt in jeder Hinsicht „traditionellem“Fleisch, nur dass es nicht so saftig war. 2015 gründete Post Mosa Meat, ein Unternehmen, das die Fleischproduktion im Labor optimiert, um das Produkt bis 2021 auf den Markt zu bringen.
Das erste Schnitzel wurde innerhalb von drei Monaten angebaut und kostete die Schöpfer dreihunderttausend Dollar. Die Präsentation weckte jedoch das Interesse von Unternehmen und Investoren an "sauberem Fleisch", was zur Entstehung vieler Start-ups führte, die den Prozess rationalisieren wollten. Bereits im Jahr 2017 betrugen die Kosten für Muskelfasern aus dem Labor 5.000 US-Dollar pro Kilogramm und sind bis heute um ein Vielfaches gesunken.
Laut Forbes entwickeln derzeit weltweit mindestens 26 Unternehmen "sauberes Fleisch", dessen Ziel es ist, dem Massenverbraucher ein Produkt zur Verfügung zu stellen.
Wie viel kostet die Kultivierung?
Stellen wir uns vor, wir wollen ein Stück solchen Fleisches von Grund auf neu anbauen. Zunächst müssen wir das Labor ausrüsten: Zentrifugen, ein Mikroskop, eine Laminar-Flow-Box für sterile Arbeiten, einen Autoklaven, einen CO2-Inkubator zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Kohlendioxidkonzentration in der Ausgangskultur und mehrere Bioreaktoren mit unterschiedlichen Volumina kaufen, um Biomasse in verschiedenen Stadien der "Reife" zu züchten.
Dann brauchen Sie Stammzellen, aus denen die Kultur gezüchtet wird. Sie werden am besten aus einer Muskelprobe eines jungen Tieres (z. B. eines neugeborenen Kalbes) unter Verwendung einer speziellen Technologie isoliert, die Gewebelyse und Zellselektion umfasst.
Wissenschaftler, die an der Optimierung der Technologie arbeiten, diskutieren die Schaffung einer Stammbank-Biobank, aus der die für die Produktion benötigte Probe entnommen werden kann - dies dürfte die Prozesskosten geringfügig senken.
Ferner muss die Zellkultur in einem Kulturkolben gezüchtet und dann nacheinander in mehreren Bioreaktoren unter Rühren und Belüften in einem Nährmedium gezüchtet werden (wenn wir wirklich viele Zellen züchten wollen). Die Zellen müssen dann aus dem Bioreaktor entfernt und auf ein essbares Gerüst (wie Kollagen) geimpft werden, das dem Produkt das Aussehen eines Stücks Fleisch verleiht.
Der gesamte Prozess dauert ungefähr 40 Tage. Während dieser Zeit muss die Sterilität des Prozesses überwacht werden.
Schema des vorgeschlagenen technologischen Prozesses zum Anbau von Fleisch im Labor.
Die Kosten des Nährmediums machen den Löwenanteil der Endkosten des Endprodukts aus. In der Produktion wird es in Hunderten von Litern verbraucht. Analysten schätzen, dass die Kosten für "sauberes Fleisch" mit den Kosten für traditionelles Fleisch vergleichbar sind, wenn der Preis für einen Liter Medium nicht viel höher als ein Dollar sein wird.
In der billigsten Version kostet es inzwischen mehr als dreihundert Dollar pro Liter.
So optimieren Sie Ihre Umgebung
Das Medium hat eine komplexe Zusammensetzung und muss die erforderlichen Proteine, Lipide, Salze, Aminosäuren, Vitamine und Hormone enthalten. Die Entwickler haben sich zum einen die Aufgabe gestellt, Quellen tierischen Ursprungs (z. B. fötales Kälberserum, das dem Medium häufig zugesetzt wird, um die gewünschte Zusammensetzung zu erhalten) zu beseitigen und zum anderen das Medium so billig wie möglich zu machen.
Zu diesem Zweck versuchen die Wissenschaftler, die Anzahl der Komponenten zu minimieren, Medien aus rekombinanten Proteinen (die in Mikroorganismen wie E. coli und Hefe produziert werden) zu sammeln und nach geeigneten Pflanzenkomponenten zu suchen.
Nach Berechnungen von Experten des Good Food Institute kann das Kulturmedium um das 10-1000-fache reduziert werden, wenn die Produktion rekombinanter Wachstumsfaktoren optimiert wird - die teuersten Komponenten des Mediums, ohne die Stammzellen einfach nicht wachsen und differenzieren.
Die Liste der Komponenten des Mediums mit den angegebenen Kosten für 20.000 Liter.
Die Ochakiv Food Ingredients Plant, die zu Beginn des Artikels besprochen wurde, berichtete, dass das erste 40-Gramm-Stück "Fleisch" 900.000 Rubel kostete. In diesem Betrag waren Laborgeräte nicht enthalten, für die weitere 9 Millionen Rubel ausgegeben wurden.
Der Direktor des Unternehmens, Alexander Savkov, bestätigte, dass die Hauptkosten für das Wachstum der Zellen auf das Wachstumsmedium fielen. Zwar verwendeten sie in seinem Labor eine importierte Schweizer Umgebung, die in der Biomedizin verwendet wurde. Die Hauptanstrengungen der Technologen des Unternehmens, wie auch ihrer ausländischen Kollegen, werden auf die Schaffung eines billigen Analogons gerichtet sein.
Technologen stehen vor wirklich schwierigen Aufgaben, da "sauberes Fleisch" in großem Umfang angebaut werden muss - viel größer als die Industrie, die jetzt Säugetierzellen züchtet, die beispielsweise zur Herstellung von Antikörpern verwendet werden.
Was ist los mit Kühen?
Neben dem offensichtlichen ethischen Aspekt (Tötung von Tieren), der viele Menschen dazu zwingt, Vegetarier zu werden, verursacht die Tierhaltung erhebliche Umweltschäden. Die Viehzucht trägt 14,5 Prozent zu den gesamten Treibhausgasemissionen der Atmosphäre bei, und Weiden und Futterpflanzen machen 80 Prozent der landwirtschaftlichen Nutzfläche aus.
Gleichzeitig liefert die Tierhaltung nur 37 Prozent des Nahrungsproteins. Die dominierenden Treibhausgase von Nutztieren sind Methan von Rindern. In Bezug auf die Beschleunigung der globalen Erwärmung ist es 28-mal gefährlicher als Kohlendioxid.
Der größte Beitrag zu den Emissionen wird jedoch nicht vom Vieh selbst geleistet, sondern von den Betrieben für dessen Instandhaltung - Gülleentsorgung, Düngemittelproduktion, Pflügen von Land und Futterproduktion. Nach den Prognosen der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen wird die Nachfrage nach Tierprodukten bis 2050 um 70 Prozent steigen. Es sieht so aus, als ob diese Branche wirklich optimiert werden muss.
Diese Fakten werden von den Entwicklern von "sauberem Fleisch" verwendet, wenn sie sich zur Finanzierung an Investoren wenden. Sie versprechen, dass bei Erfolg der Anteil von "traditionellem" Fleisch auf dem Markt in den nächsten 20 Jahren auf 40 Prozent sinken und die Anzahl der Rinder von eineinhalb Milliarden auf mehrere Zehntausend reduziert wird.
Insbesondere Mosa Meat behauptet, dass für die Herstellung seines Produkts 99 Prozent weniger Land und 96 Prozent weniger Wasser benötigt werden als bei herkömmlichen Tierbeständen, und dass die Treibhausgasemissionen um 96 Prozent gesenkt werden.
Wessen Spur ist schlimmer
Wissenschaftler stellen jedoch bereits die bedingungslose Umweltfreundlichkeit von Fleisch aus einem Reagenzglas in Frage. Forscher aus Oxford haben berechnet, welcher CO2-Fußabdruck die Produktion von "sauberem Fleisch" in einem Bioreaktor auf einem Nährmedium hinterlässt, das Cyanobakterienextrakt und in E. coli-Zellen produzierte Wachstumsfaktoren enthält.
Die Berechnungen umfassten nicht nur Faktoren wie die Produktion von Düngemitteln für das Wachstum von Cyanobakterien, sondern auch den Stromverbrauch für die Sterilisation der Bestandteile des Mediums. Das Modell wurde für drei Standorte mit unterschiedlichen "Kohlenstoffkosten" der Stromerzeugung zusammengestellt - Thailand, Spanien und Kalifornien.
Je nach Produktionstechnologie variierten die Ergebnisse zwischen 1,7 und 25 Kilogramm Kohlendioxidäquivalenten pro Kilogramm Produkt. Gleichzeitig haben Wissenschaftler die Verbreitung der CO2-Fußabdruckwerte für die Produktion eines Kilogramms Rindfleisch auf 28-43 Kilogramm CO2-Äquivalente geschätzt.
Vergleich der Auswirkungen der traditionellen Rindfleischproduktion (Schweden, Brasilien, USA) und des Kulturfleisches auf die globale Erwärmung nach verschiedenen Szenarien (kultiviert) auf lange Sicht. Das Diagramm geht davon aus, dass kultiviertes Fleisch Rindfleisch ersetzt.
Obwohl kultiviertes Fleisch auf den ersten Blick tatsächlich einen ökologischen Vorteil gegenüber Rindfleisch hat, erinnern die Autoren der Arbeit daran, dass der Hauptbeitrag zum Kohlenstoffwert von Rindfleisch von Methan stammt. Seine Lebensdauer in der Atmosphäre beträgt 12 Jahre, während Kohlendioxid von dort nirgendwo hinkommt. Auf lange Sicht kann kultiviertes Fleisch aufgrund seines „reinen“Kohlenstoffbeitrags für die globale Erwärmung sogar noch gefährlicher sein.
Alexei Kokorin, Direktor des Klima- und Energieprogramms des World Wildlife Fund (WWF), ist jedoch der Ansicht, dass Methan, das hauptsächlich von Milchkühen produziert wird, kurzfristig nicht abgezinst werden sollte. „Die Energie aus der Zersetzung von Methan sammelt sich letztendlich in den oberen Schichten des Ozeans an. Dies führt unter anderem zu einer Zunahme der Häufigkeit extremer Naturphänomene, beispielsweise Hurrikanwinde - was wir derzeit sehen “, kommentiert der Klimatologe.
Es ist auch zu bedenken, dass die Herstellung von Rindfleisch im Vergleich zu anderen Fleischsorten am teuersten ist. Die Herstellung eines Kilogramms Hühnchen kostet uns etwa fünf Kilogramm CO2-Äquivalente, was bereits mit der Herstellung von "sauberem Fleisch" vergleichbar ist, dessen CO2-Fußabdruck nicht davon abhängt, wessen Fleisch im Bioreaktor angebaut wird.
Die Kosten für ein Kilogramm landwirtschaftlicher Produkte in Kohlenstoffäquivalent. Die Mindestwerte gelten für Wurzelfrüchte und die Höchstwerte für Rind- und Lammfleisch.
Was ist Fleisch?
Sauberes Fleisch ist noch nicht auf dem Markt, aber traditionelle Fleischproduzenten unternehmen bereits Schritte, um ihre Produkte vor Wettbewerbern zu schützen. Im vergangenen Jahr beantragte die US Cattleman's Association beim State Agricultural Inspectorate (FSIS), allen Lebensmitteln, die nicht direkt von Tieren stammen, die Bezeichnung Fleisch zu verbieten.
Tierzüchter befassen sich nicht nur mit im Labor gewachsenen Muskeln, sondern auch mit einer Vielzahl von veganen Pflanzenproteinprodukten, die als Fleischersatz vermarktet werden. Im Gegensatz zu kultiviertem Fleisch sind ihre Produkte bereits in Geschäften und Restaurants erhältlich.
Impossible Foods wurde von Patrick Brown, Professor für Biochemie in Stanford, gegründet und hat viel Forschung betrieben, um ein Produkt herzustellen, das in jeder Hinsicht wie Fleisch aussieht. Die Forscher stellten fest, dass Hämoglobin (ein hämhaltiges Protein im Blut) dem Fleisch viele Eigenschaften verleiht, und ersetzten es durch Beinhämoglobin, das aus den Knötchen an den Wurzeln von Sojabohnen isoliert wurde.
Für die Massenproduktion von "Gemüsefleisch" etablierte das Unternehmen die Produktion von rekombinantem Leghemoglobin in Hefezellen. Die US-amerikanische Food and Drug Administration hat bereits gekochtes Beinhämoglobin als sicheres Lebensmittel anerkannt, und der Impossible Burger, der angeblich nicht von Rindfleisch zu unterscheiden ist, ist jetzt in mehreren Restaurantketten in den USA erhältlich, darunter auch in der beliebten Burger King-Kette.
Beyond Meat wurde 2009 gegründet und verkauft weltweit pflanzliche Imitationen von Hühnernuggets, Rindfleischburgern und Schweinswürsten. Ihre Produktentwicklung wurde auch von Bill Gates und Tyson Foods Corporation gesponsert. Das Burgerpastetchen basiert auf Erbsenproteinextrakt sowie Reisprotein, Kokosöl, Stärke, Lecithin und anderen nicht tierischen Bestandteilen.
Während sich solche Produkte immer noch auf Veganer konzentrieren, wird "sauberes Fleisch" als vollständiger Ersatz für normales Fleisch positioniert. Den Umfragen zufolge sind potenzielle Verbraucher jedoch ungefähr zu gleichen Teilen in zwei Lager aufgeteilt: Einige sind von der Idee begeistert und sogar bereit, zu viel zu bezahlen, während andere erklären, dass sie nichts essen werden, was im Labor angebaut wird.
Technologen sind natürlich ein wenig gerissen: Im Gegensatz zu einem traditionellen Stück Fleisch, das Fett und andere Bestandteile enthält, für die viele Menschen den Geschmack des Grillens lieben, ist kultiviertes Fleisch ein "trockener" Muskel.
Auch die Aufsichtsbehörden stehen dem neuen Produkt weiterhin misstrauisch gegenüber: Laut Experten kann "sauberes Fleisch" aufgrund der Produktionstechnologie übermäßige Mengen an Hormonen oder Wachstumsfaktoren enthalten, und ein pflanzliches Nährmedium kann bei Verbrauchern Allergien auslösen.
Müssen weniger essen
Angesichts der oben beschriebenen technologischen Schwierigkeiten und der Notwendigkeit, die Zertifizierungsverfahren für das Produkt zu durchlaufen, ist es unwahrscheinlich, dass wir in naher Zukunft "sauberes Fleisch" probieren werden. Während pflanzliche Fleischsimulatoren in den aufstrebenden asiatischen Markt eintreten, bestätigen Wissenschaftler, dass pflanzliche Ernährung tatsächlich die nachhaltigste ist.
„Der jüngste IPCC-Bericht schätzt, dass die Treibhausgasemissionen aller Lebensmittel auf dem Planeten etwa 30 Prozent der Gesamtemissionen ausmachen. Gleichzeitig kann der Anteil der Lebensmittelemissionen um 15 bis 20 Prozent reduziert werden, wenn die Menschheit vollständig auf eine vegane Ernährung umstellt. Selbst wenn Sie auf eine mediterrane Ernährung umsteigen, die genügend Fleisch und Fisch enthält, werden die Emissionen spürbar reduziert “, sagt Aleksey Kokorin.
Der Prozess des Kochens von künstlichem Fleisch im Labor der Ochakovo Food Ingredients Plant.
Laut einer kürzlich in Science veröffentlichten Studie wird die Abkehr von traditionellen Fleisch- und Milchprodukten die landwirtschaftliche Nutzfläche um 75 Prozent reduzieren und gleichzeitig genug Nahrung für alle haben.
Für diejenigen, die nicht bereit sind, tierische Produkte ganz wegzulassen und auf Sojaprotein umzusteigen, empfiehlt Nature eine immer noch sehr nachhaltige flexible Ernährung, die etwas Huhn, Fisch und Eier enthält.
Statistiken zeigen jedoch, dass in Industrieländern mindestens ein Drittel der Lebensmittel weggeworfen wird und die Bevölkerung rasch an Gewicht zunimmt. Daher kann der erste Schritt im Kampf gegen den Klimawandel eine einfache Regel sein: „Iss weniger“- egal was passiert.
Daria Spasskaya
