11.05.2023

Laborfleisch: 25-mal so klimaschädlich wie Rindfleisch?

In Laborfleisch werden große Hoffnungen gesetzt, um die Nachfrage nach Fleisch decken und gleichzeitig Umweltschäden reduzieren zu können. Eine Studie aus Kalifornien zeigt nun, warum eine Industrialisierung der Laborfleischproduktion (noch) keine gute Idee sein könnte.
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Fleisch
Foto: unsplash

Um Fleisch genießen zu können, braucht man dank wissenschaftlicher Fortschritte fast keine Tiere mehr. Mittlerweile ist es möglich, mit den Stammzellen der Tiere im Labor Muskelgewebe zu züchten. Laborfleisch könnte mit weiterer Entwicklung in den kommenden Jahren immer häufiger in Supermärkten auftauchen.

Vor allem aufgrund der angenommenen geringeren Umweltfolgen werden große Hoffnungen in Laborfleisch gesetzt. Viele umweltschädliche Einflüsse, wie der Wasserverbrauch, die Umweltverschmutzung oder der Flächenverbrauch, die mit der Rindfleischproduktion einhergehen, könnten reduziert werden. So die Annahme.

Eine kürzlich erschienene Studie der University of California trübt diese Hoffnungen. Sie zeigt: Laborfleisch könnte bis zu 25-mal schlechter für das Klima sein als echtes Rindfleisch.

Ergebnisse basieren auf einer Ökobilanz

Um zu diesem Ergebnis zu kommen, haben die Forscher eine Ökobilanz für Laborfleisch durchgeführt. Bisher wisse man nämlich noch gar nicht genau, welche Folgen für die Umwelt entstehen könnten. Bisherige Studien zum Thema könnten keine zuverlässigen Schätzungen der Umweltauswirkungen von der Herstellung von Laborfleisch liefern, da sie erhebliche Mängel aufweisen würden. Zum Beispiel seien getroffene Annahmen technisch nicht machbar oder die aktuelle Labor-Fleischproduktion würde nicht genau genug dargestellt werden.

“Unser Modell widerspricht im Allgemeinen diesen früheren Studien, indem es nahelegt, dass die Umweltauswirkungen von kultiviertem Fleisch wahrscheinlich größer sind als die von konventionellem Rindfleisch und nicht etwa umweltfreundlicher”, schreiben die Wissenschafter. Das sei wichtig, da Unternehmen schon darauf warten, die Herstellung von Laborfleisch zu industrialisieren. Zwei Milliarden US-Dollar wurden laut der Studie bis jetzt in Unternehmen investiert, die Laborfleisch herstellen.

Bei dieser Ökobilanz wurde für (fast) jeden Schritt, der nötig ist, um Laborfleisch zu züchten, der Energieaufwand geschätzt. Nicht für alle Produktionsschritte gab es genug Informationen, weshalb weitere Analysen folgen sollen, um die tatsächlichen Auswirkungen von der Laborfleischproduktion zu untersuchen. Die Ergebnisse sollten deshalb als Mindestwerte angesehen werden, so die Studie.

Warum Laborfleisch so klimaschädlich sein könnte

Damit Fleisch im Labor gezüchtet werden kann, müssen tierische Stammzellen in einer Flüssigkeit aus Nährstoffen gebadet werden. Darin enthalten sind beispielsweise Zucker, Vitamine, Aminosäuren, Salze oder Substanzen, die das Wachstum fördern. Es zeigt sich: Allein diese Brühe geht mit einem großen Kohlenstoff-Fußabdruck einher. Insgesamt sei das Erderwärmungspotential von Laborfleisch vier bis 25-mal höher als bei herkömmlichem Rindfleisch.

Der Grund dafür sei der Energieverbrauch. Energie wird beispielsweise benötigt, um die Pflanzen anzubauen, Zucker zu gewinnen oder das Labor zu betreiben. Alle verwendeten Zutaten und Betriebsmittel müssen außerdem mit energieintensiven Techniken, wie Ultrafiltration und Chromatographie, gereinigt werden. Sonst könnte es zu Verunreinigungen der tierischen Zellkulturen kommen und das Laborfleisch könnte nicht wachsen.

Beispielsweise würde in für die Produktion von Laborfleisch nötigen Wachstumsmedien fötales Rinderserum verwendet werden, das eine Vielzahl von Hormonen enthalte. Serum ist Blut, aus dem Zellen, Blutplättchen und Gerinnungsfaktoren entfernt wurden. Um dieses Rinderserum für die Produktion von Laborfleisch herzustellen, brauche es einen 18-stufigen Prozess, der sehr ressourcenintensiv sei.

Die Zukunft von Laborfleisch

Laut der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) ist die weltweite Fleischproduktion von 70,57 Millionen Tonnen im Jahr 1961 auf 337,18 Millionen Tonnen im Jahr 2020 gestiegen. Die FAO schätzt außerdem, dass sich die Gesamtnachfrage nach Fleisch bis 2050 verdoppeln könnte.

Diese hohe Nachfrage würde mit hohen Treibhausgasemissionen, Nährstoffbelastung oder Biodiversitätsverlust einhergehen. Trotzdem sei die kritische Bewertung der Umweltauswirkungen neuer Technologien unerlässlich, wenn es um die Veränderung von Produktionssystemen auf gesellschaftlicher Ebene geht.

In Zukunft könnte es laut den Forschern möglich sein, Tierzellen zu entwickeln, die nicht so sehr von Verunreinigungen geschädigt würden. Finden Unternehmen und Wissenschafter:innen Wege, diese energieintensiven Prozesse zu überarbeiten und würde vor allem erneuerbare Energie für die Produktion verwendet werden, könne sich die Ökobilanz von Laborfleisch verbessern. All das müsse geklärt werden, bevor die Produktion ausgeweitet wird.

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OVE, LCM
(c) OVE/Fürthner - (v.l.) Johann Hoffelner, Josef Passenbrunner und Hubert Mitterhofer von LCM.

Seit August des heurigen Jahres hat das LCM mit Johann Hoffelner einen neuen CEO – brutkasten berichtete. Rund drei Monate später darf man sich über den OVE Innovation Award freuen.

Pankl Turbosystems beschäftigt sich mit Brennstoffzellen-Luftversorgungssystemen (FCAS – Fuel Cell Air Supply) sowie mit elektrisch unterstützten Abgasturboladern (EAT – Electrically Assisted Turbocharger) für Kleinserien. Weil aber Turbosysteme technologisch extrem anspruchsvoll sind, setzt die Mannheimer (Deutschland) Firma bei der Optimierung spezieller Komponenten auf externe Entwicklungspartner.

LCM mit Neuauslegung des E-Motors

“Die Elektromotoren für den Antrieb der Verdichterräder sind das Herzstück in FCAS-Systemen. Mit der kompletten Neuauslegung dieses Elektromotors hat LCM einen unentbehrlichen Beitrag zum gelungenen Innovationssprung und Wettbewerbsvorsprung geleistet”, erklärt Pankl Turbosystems-Geschäftsführer Gerhard Krachler.

Konkret hat es neun Monate gedauert, bis das LCM-Team rund um Hubert Mitterhofer und Josef Passenbrunner die ersten Funktionsmuster für den Elektromotor lieferte. Diese erfüllten die Erwartungen von Pankl und liefern Drehzahlen von bis zu 140.000 U/min und eine Nennleistung von 22kW. In diesem Sinne könnte ein FCAS von Pankl Turbosystems, in dem ein von LCM ausgelegter Motor arbeitet, schon bald bei einem Stratosphärenflug an Bord sein, heißt es.

Im Auftrag der britischen Stratospheric Platforms Ltd, eines Herstellers von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt, hat Pankl gemeinsam mit weiteren internationalen Unternehmen an der Entwicklung eines unbemannten Zero-Emission-Flugobjekts gearbeitet: “Selbst wenn dieses Projekt noch in einem sehr frühen Stadium ist, unterstreicht es die enorme Dynamik in der Brennstoffzellen-Technologie”, so Krachler weiter.

“Begrenzter Bauraum”

So unterschiedlich die Einsatzgebiete der FCAS sind, haben sie doch eine Gemeinsamkeit: Der Bauraum ist immer extrem begrenzt. Mithilfe der LCM-Software-Plattform “SyMSpace” konnte aus dieser Not eine Tugend gemacht werden. Damit wurden alle Komponenten – von der Baugröße des Motors über die Materialauswahl bis zur Dimensionierung jedes Bauteils – so aufeinander abgestimmt, dass die errechnete Motorauslegung nicht mehr verbessert werden kann, wie es in einer Aussendung heißt.

“Aus mehreren tausenden Varianten entsteht auf diese Art ein Elektromotor in der geforderten Baugröße, der in der Simulation 97 Prozent Wirkungsgrad erreicht. Es lässt sich kein Parameter weiter verbessern, ohne einen anderen zu verschlechtern”, erklären Passenbrunner und Mitterhofer.

Welches enorme Potential Brennstoffzellen haben, unterstreicht auch das Projekt SkalTABs (skalierbares Thermomanagement und Antriebsstrang für Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge). In dem vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt arbeiteten mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) neben Infineon, GreenIng, AVL LIST und MACCON auch Pankl Turbosystems zusammen.

Das Ziel war es, für mittelständische Unternehmen und Fahrzeughersteller mit kleineren Stückzahlen einen Baukasten für verschiedene Leistungsstufen eigener Brennstoffzellensysteme zu erforschen: “Selbstverständlich war auch unser gemeinsam mit LCM entwickeltes FCAS mit an Bord”, sagt Krachler. Weitere Förderprojekte für Antriebssysteme im Megawatt-Bereich werden gerade vorbereitet.

Award für LCM mit Signalwirkung

Dass LCM und Pankl Turbosystems für ihr Projekt mit dem OVE Innovation Award ausgezeichnet werden, hat für Hoffelner Signalwirkung. Gerade bei nicht-fossilen Antriebtechnologien sei Reichweite das entscheidende Kriterium: “Reichweite ist immer eine Frage der Effizienz. Je effizienter Antriebsysteme arbeiten, desto mehr Reichweite ist möglich. Mit der Zusammenarbeit am FCAS haben wir die Grenzen des Möglichen gemeinsam ein wenig verschoben”, sagen Hoffelner und Krachler.

Bernhard Jakoby, OVE-Juryvorsitzender und Vorstand des Instituts für Mikroelektronik und Mikrosensorik an der Linzer Johannes Kepler Universität (JKU), begründet die Entscheidung LCM zu prämieren wie folgt: “Das ausgezeichnete Projekt zeigt wieder einmal, dass es in Österreich gelingt, innovative Technologien aus der Forschung in die Praxis zu bringen und am Weltmarkt zu etablieren.”

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