MIT Technology Review bringt einen interessanten Artikel, der auf die Emissionen von Kulturfleisch eingeht. Der Link zum Artikel ist hier.
Kulturfleisch, auch bekannt als im Laborfleisch oder auch cell-based meat, kommt demnächst auf den US-Markt. Auch die Schweiz und Holland stehen vor einer ersten Markteinführung. Ob es aber wirklich die Emissionen aus der Nahrungsmittelproduktion reduzieren kann, „ist kompliziert“.
Die US-Behörden haben vor Kurzem erstmalig den Verkauf von im Labor gezüchtetem Hühnerfleisch der kalifornischen Unternehmen Eat Just und Upside Foods genehmigt. Damit sind die USA nach Singapur das zweite Land, das den Verkauf von Kulturfleisch erlaubt.
Die über 150 Unternehmen in diesem Sektor haben in den letzten Jahren Milliarden Dollar eingesammelt, um ihre Produkte in Restaurants und Supermärkten einzuführen. Kulturfleisch und Klimawandel – Wie vielversprechend ist im Labor gezüchtetes Fleisch wirklich?
Theoretisch sollte das ein großer Gewinn für das Klima sein. Einer der Haupttreiber für Unternehmen, die sich auf Kulturfleisch konzentrieren, ist dessen Potenzial, die Klimaauswirkungen unseres derzeitigen Nahrungssystems zu reduzieren. Treibhausgasemissionen aus der Tierhaltung (hauptsächlich Rinder) machen fast 15% der weltweiten Gesamtemissionen aus, ein Anteil, der in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich noch steigen wird. Daher geht es hier um die Frage der Treibhausgasemissionen der Kulturfleischproduktion.
Aber ob Kulturfleisch wirklich besser für die Umwelt ist, ist immer noch nicht eindeutig geklärt.
Wie wird Kulturfleisch produziert?
Auf zellulärer Ebene besteht Kulturfleisch aus den gleichen Zutaten wie herkömmliches Fleisch. Durch die Entnahme einer Gewebeprobe von einem jungen Tier oder einer befruchteten Eizelle, die Isolierung der Zellen und deren Kultivierung in einem Bioreaktor können Wissenschaftler fleischähnliche Produkte ohne die Einschränkungen der Tieraufzucht und -schlachtung produzieren.
Kulturfleisch wird immer noch Emissionen verursachen, da Energie benötigt wird, um die Bioreaktoren zu betreiben, in denen die Zellen wachsen. In den USA und den meisten anderen Ländern wird dies wahrscheinlich die Verbrennung fossiler Brennstoffe beinhalten. Erneuerbare Energien könnten irgendwann weit und beständig genug verfügbar sein, um Kulturfleisch-Produktionsstätten zu versorgen. Selbst in diesem Fall haben die Reaktoren, Rohre und alle anderen erforderlichen Ausrüstungen für Produktionsanlagen jedoch oft damit verbundene Emissionen, die sich nur schwer vollständig eliminieren lassen. Darüber hinaus müssen tierische Zellen ernährt und gepflegt werden, und die dafür erforderliche Lieferkette ist ebenfalls mit Emissionen verbunden.
Die Emissionen von Kulturfleisch könnten erheblich sein. Einige der frühen Arbeiten auf diesem Gebiet stützten sich auf Materialien und Techniken, die von der biopharmazeutischen Industrie übernommen wurden. Dort züchten Unternehmen manchmal Zellen, um Medikamente herzustellen. Es ist ein mühsamer und streng regulierter Prozess, der den Einsatz hochreiner Inhaltsstoffe, teurer Reaktoren und eine ganze Menge Energie erfordert, so Edward Spang, außerordentlicher Professor für Lebensmittelwissenschaft und -technologie an der University of California in Davis.
Spang und sein Team machten es sich zur Aufgabe, die Klimaauswirkungen von Kulturfleisch unter der Annahme der derzeitigen Produktionstechniken zu schätzen. Um die potenziellen Klimavorteile zu quantifizieren, untersuchten die Forscher mittels einer Ökobilanz die gesamten Umweltauswirkungen sowohl der Nutztierhaltung als auch des Kulturfleisches. Diese Art der Analyse addiert alle für die Herstellung eines Produkts benötigte Energie, Wasser und Materialien und gibt alles in Form von CO2-Emissionen an.
Hohe Emissionen bei pharmazeutischer Produktion
In einer kürzlich als Preprint veröffentlichten Studie, die noch nicht von Fachkollegen begutachtet wurde, schätzte Spang das Treibhauspotenzial von Kulturfleisch für mehrere Szenarien, die auf Annahmen über den aktuellen Stand der Branche basieren.
Die Szenarien wurden in zwei Kategorien unterteilt. Die erste Gruppe ging davon aus, dass Kulturfleisch mit Prozessen und Materialien produziert würde, die denen der biopharmazeutischen Industrie ähneln – insbesondere mit einem energieintensiven Reinigungsschritt zur Entfernung von Verunreinigungen. Die anderen Szenarien gingen davon aus, dass für die Kulturfleischproduktion keine ultrahochreinen Inhaltsstoffe erforderlich wären und stattdessen auf Inputfaktoren wie in der heutigen Lebensmittelindustrie zurückgegriffen würde, d.h. geringere Energieanforderungen und Emissionen.
Die beiden Ergebnissätze haben sehr unterschiedliche Klimafolgen. Ein lebensmittelgerechter Prozess führt zu 10 bis 75 kg CO2-Emissionen – weniger als der weltweite Durchschnitt der Rindfleischproduktion und vergleichbar mit der Produktion in einigen Ländern heute. Bei einem biopharmazeutischen Prozess hingegen verursacht Kulturfleisch deutlich mehr Emissionen als die Rindfleischproduktion heute: zwischen 250 und 1.000 kg CO2-Äquivalent pro kg Rindfleisch, abhängig vom konkreten Szenario.
Kritik an Studienannahmen
Spangs Preprint, das im April erschien, löste spektakuläre Schlagzeilen über das Potenzial für extrem hohe Emissionen aus. Die Studie zog auch schnell Kritik aus der Branche auf sich, darunter einen viel beachteten offenen Brief, der ihre Annahmen in Frage stellte.
Experten kritisierten insbesondere die Annahme, dass für die Herstellung von Kulturfleisch Materialien in pharmazeutischer Qualität und intensive Reinigungsschritte zur Entfernung von Endotoxinen erforderlich wären. Endotoxine sind Teile der Außenmembranen einiger Bakterien, die abgeschieden werden, während die Mikroben wachsen und wenn sie absterben. Ihre Entfernung ist in biopharmazeutischen Prozessen oft notwendig, da schon sehr geringe Mengen das Wachstum einiger Zelltypen beeinträchtigen und Immunreaktionen hervorrufen können.
Der Prozess zur Entfernung dieser Verunreinigungen ist der Hauptverursacher der hohen Emissionen in einer Gruppe der Szenarien des Preprints. Dieser Reinigungsschritt wird jedoch in der kommerziellen Produktion von Kulturfleisch nicht erforderlich sein, so Elliot Swartz, leitender Wissenschaftler der Branchengruppe Good Food Institute und einer der Autoren des offenen Briefes. Verschiedene Zelltypen reagieren unterschiedlich empfindlich auf Endotoxine, und die für Kulturfleisch verwendeten sollten höhere Konzentrationen tolerieren können, so dass weniger Reinigung erforderlich ist, erklärt Swartz.
Andere Studien sehen Vorteile
Die Ergebnisse der Studie unterscheiden sich von denen vieler früherer Analysen auf diesem Gebiet, die im Allgemeinen feststellten, dass Kulturfleisch die Emissionen im Vergleich zur herkömmlichen Rindfleischproduktion reduzieren würde. Die meisten dieser Studien gehen davon aus, dass die Hersteller von Kulturfleisch die energieintensiven Methoden aus dem Preprint vermeiden und stattdessen zu großen kommerziellen Anlagen übergehen und Fortschritte bei der Verwendung weit verbreiteter Lebensmittel-Qualitätszutaten machen können.
Erfahrung wird ein besseres Bild von den potenziellen Klimaauswirkungen der Branche liefern, so Pelle Sinke, Forscher bei CE Delft, einer unabhängigen Forschungs- und Beratungsfirma mit Schwerpunkt Energie und Umwelt. „Bei allen innovativen Technologien gibt es eine enorme Lernkurve“, sagt Sinke. „Ich bin nicht sicher, ob wir uns so sehr darum sorgen sollten, dass [Kulturfleisch] eine enorme Belastung für das Klima weltweit darstellen wird.“
In einer im Januar 2023 veröffentlichten Analyse versuchten er und sein Team, die mit Kulturfleisch im Jahr 2030 verbundenen Emissionen abzuschätzen, in der Annahme, dass der Produktionsprozess lebensmitteltaugliche Zutaten verwenden und im nächsten Jahrzehnt kommerziellen Maßstab erreichen kann. Diese Studie bezifferte die potenziellen Klimaauswirkungen auf 3 bis 14 kg CO2 pro kg Kulturfleisch.
Wo die Gesamtemissionen aus der Kulturfleischproduktion in diesem Bereich liegen werden, hängt weitgehend davon ab, woher die Energie zur Versorgung der Bioreaktoren stammt: Wenn sie aus dem Stromnetz kommt, das noch teilweise auf fossilen Brennstoffen basiert, ist die CO2-Bilanz viel höher, als wenn erneuerbare Energien zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Es hängt auch davon ab, welche Inhaltsstoffe sich in den Medien befinden, die zum Wachstum der Zellen verwendet werden.
In jedem Fall kam Sinkes Studie zu dem Ergebnis, dass die Gesamtemissionen deutlich niedriger wären als die Emissionen aus der Rindfleischproduktion, die seine Studie für ein optimiertes System in Westeuropa mit 35 kg CO2 bezifferte. (Hühner- und Schweinefleisch lagen bei etwa 3 bzw. 5 kg CO2).
Sinkes Analyse ist bei weitem nicht die erste, die schätzt, dass Kulturfleisch geringere Klimaauswirkungen haben könnte als die konventionelle Landwirtschaft. Eine frühe Analyse auf diesem Gebiet aus dem Jahr 2011 schätzte, dass die Kulturfleischproduktion die Treibhausgasemissionen im Vergleich zur Fleischproduktion in Europa um 78-96% reduzieren könnte, unter der Annahme einer Produktion in kommerziellem Maßstab.
Kulturfleisch könnte letztendlich große Vorteile für das Klima haben, sagt Hanna Tuomisto, Associate Professor an der Universität Helsinki und Hauptautorin der Studie von 2011. Tuomisto veröffentlichte kürzlich eine weitere Studie, die ebenfalls mögliche Klimavorteile für Kulturfleisch feststellte. Allerdings fügt sie hinzu, dass die wahren Klimaauswirkungen der Branche noch nicht abschließend geklärt sind. „Es gibt noch viele, viele offene Fragen, denn nur sehr wenige Unternehmen haben bisher etwas in größerem Maßstab gebaut“, sagt Tuomisto.
Herausforderungen beim Hochskalieren
Die Skalierung auf eine größere Produktion in Produktionsstätten ist ein laufender Prozess.
Upside Foods, eines der beiden Unternehmen, das kürzlich die USDA-Zulassung erhielt, betreibt derzeit eine Pilotanlage mit einer Maximalleistung von etwa 180 Tonnen pro Jahr, obwohl die aktuelle Produktionskapazität eher bei 50 Tonnen liegt. Die erste kommerzielle Anlage des Unternehmens, deren Planung derzeit im Gange ist, wird viel größer sein, mit einer Kapazität von mehreren Millionen Pfund pro Jahr.
Laut internen Schätzungen sollten die Produkte von Upside im Vergleich zu herkömmlichem Fleisch weniger Wasser und Land erfordern, sagte Eric Schulze, VP für globale wissenschaftliche und regulatorische Angelegenheiten des Unternehmens. Allerdings fügte er hinzu: „Wir müssen in einem größeren Maßstab produzieren, um die Auswirkungen wirklich messen und sehen zu können, die wir erreichen wollen.“
Eat Just betreibt derzeit eine Demonstrationsanlage in den USA und baut eine in Singapur. Diese Anlagen umfassen Bioreaktoren mit Kapazitäten von 3.500 bzw. 6.000 Litern. Schließlich plant das Unternehmen, in einer zukünftigen kommerziellen Anlage mit 10 Reaktoren, die jeweils 250.000 Liter fassen, jährlich mehrere Millionen Pfund Fleisch zu produzieren.
Es gibt bereits „reichlich Gründe, hoffnungsvoll“ für die Klimaauswirkungen von Kulturfleisch zu sein, sagte Andrew Noyes, Leiter der Unternehmenskommunikation von Eat Just. „Das Erreichen dieser Ziele hängt jedoch von mehreren Faktoren ab, die mit der Optimierung und Skalierung unseres Produktionsprozesses sowie der Planung zukünftiger Großanlagen zusammenhängen.“
Auch wenn die jüngsten behördlichen Zulassungen als Meilenstein für die Kulturfleischindustrie gefeiert wurden, werden diese Produkte nicht so bald in Ihrem Burger-Restaurant auftauchen. Um ihre Produktionskosten zu senken, müssen die Unternehmen diese größeren Anlagen noch bauen und zum Laufen bringen.
Teil dieses Wachstums wird es sein, teurere Ausrüstungen und Zutaten aufzugeben, die die Branche von anderen Bereichen übernommen hat, sagt Jess Krieger, Gründerin und CEO von Ohayo Valley, einem Kulturfleischunternehmen: „So werden wir es in Zukunft nicht machen.“ Faktoren, die zu Spangs schlimmstem Emissionsszenario geführt haben, wie intensive Reinigung, teure Reaktoren und pharmazeutische Medien, seien für die Produktion nicht notwendig, sagt sie.
Hoffnung für die Zukunft
Es ist zwar richtig, dass Jungunternehmen oft pharmazeutische Ausgangsstoffe verwenden, sagt Elliot Swartz vom Good Food Institute. Es gebe jedoch bereits günstigere, lebensmitteltaugliche Optionen auf dem Markt. Sowohl Eat Just als auch Upside Foods geben an, diese nicht-pharmazeutischen Zutaten in ihren künftigen kommerziellen Betrieben einsetzen zu wollen.
Energieintensive Methoden sind nicht nur für den Planeten unhaltbar, so Sinke von CE Delft. Viele Prozesse, die sich auf biopharmazeutische Techniken stützen, würden in der Branche nicht nur wegen der hohen Emissionen nicht eingesetzt, sagt er, sondern „weil sie sich niemand leisten kann“.
Spang stimmt zu, dass die Wirtschaft höchstwahrscheinlich verhindern wird, dass Kulturfleisch extrem klimaschädliche Produktionswege einschlägt. „Wenn es pharmazeutische Inputs erfordert, glaube ich nicht, dass es eine nennenswerte Industrie geben wird“, sagt er. „Es wird zu teuer sein; ich glaube nicht, dass dies ein gangbarer Weg ist.“
Für ihn gibt es aber immer noch viele offene Fragen zu beantworten und Pläne umzusetzen, bevor die Branche sich als Klimaschutzlösung bezeichnen kann. „Der Sprung von der Laborskala zur kosteneffizienten Klimawirkung – da ist meiner Meinung nach noch ein erheblicher Abstand“, so Spang.
Immer noch möglich ist, dass Kulturfleisch zu einem großen Gewinn fürs Klima werden könnte, insbesondere wenn erneuerbare Energien wie Wind und Sonne weiter verbreitet verfügbar werden. Eine Branche im Wandel.
