Kreislauforientierte Nahrungs- und Futtermittel Forschung

Das zunehmende Bewusstsein für die ökonomischen und ökologischen Folgen der konventionellen Landwirtschaft, bei gleichzeitig stetig wachsendender Weltbevölkerung, verlangt nach der Erschließung alternativer Nahrungs- und Futtermittel sowie Düngemitteln.

Eines der größten Probleme in der Nutztierhaltung und der Aquakultur ist die Verwendung von Futtermitteln wie Soja und Fischmehl, welche zur Abholzung von Regenwäldern bzw. Überfischung der Meere beitragen. Das Verfüttern von Fischmehl, welches häufig mit Fischpathogenen belastet ist, macht zudem oft den Einsatz von Antibiotika erforderlich. Aus diesen Gründen werden aktuell Insekten als alternative Nahrung- und Futtermittel erschlossen. Jedoch wird die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit von Insekten durch die Verfügbarkeit von preiswertem Insektenfutter stark limitiert und verlangt nach einer besseren Verwertung von Rest- und Nebenströmen aus der Industrie und der Landwirtschaft.

Die Nahrungsmittelproduktion hängt insbesondere von der Verfügbarkeit von Mineraldünger ab. Durch die hohen Energiepreise und limitierende Ressourcen wie z.B. Phosphat wird der Einsatz von Mineraldünger immer teuer. Außerdem trägt er zur Emission von Stickoxiden und Auswaschung von Nitrat in aquatische Ökosysteme bei. Daher werden zunehmend Alternativen in Form von organischen Düngemitteln für die Landwirtschaft benötigt.

Insektenlarven erweisen sich als wertvolle Proteinquelle und haben das Potenzial, Soja und Fischmehl in der Viehzucht und Aquakultur zu ersetzen. Einige Insekten wie z.B. die schwarze Soldatenfliege (Hermetia illucens) oder der Mehlwurm (Tenebrio molitor) können auf kleiner Fläche im großen Maßstab gezüchtet werden (Insect farming). Um das »Insect Farming« ressourcenschonender und wirtschaftlicher zu gestalten, untersuchen wir Reststoffe und kostengünstige Nebenströme aus der Industrie und der Landwirtschaft als Futter für Insektenlarven. Da Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze einen entscheidenden Beitrag bei der Verdauung dieser Stoffe leisten, beschäftigen wir uns intensiv mit dem Darmmikrobiom von Zuchtinsekten. Ein besseres Verständnis der mikrobiellen Gemeinschaften und ihrer Stoffwechselleistungen soll dazu beitragen, das »Insect Farming« zu optimieren. Insbesondere soll die Zucht der Insektenlarven durch den Einsatz von Mikroorganismen, welche schwer verdauliche Pflanzenbestandteile der Nebenströme abbauen und somit den Futterumsatz steigern, effizienter werden. Bei der Zucht der Insekten soll außerdem die Bildung von Treibhausgasen evaluiert und bei Bedarf durch Anpassung der Zuchtbedingen minimiert werden. Neben dem Darmmikrobiom untersuchen wir auch die mikrobiellen Gemeinschaften im Frass von verschiedenen Zuchtinsekten wie der Schwarzen Soldatenfliege und dem Mehlwurm. Beim Frass handelt es sich um ein Nebenprodukt aus dem »Insect Farming« (bestehend aus Kot, Futterresten und Insekten-Exuvien), welche als Alternative zu Mineraldünger eingesetzt werden kann. Je nach eingesetztem Futter kann die chemische und mikrobielle Zusammensetzung des Frasses variieren und somit auch die Düngeeigenschaften beeinflussen. In Zusammenarbeit mit kleinen und mittleren Unternehmen aus dem Bereich »Insect Farming« arbeiten wir daran, den Frass umfangreich zu charakterisieren um bedarfsgerechte Düngemittel für landwirtschaftliche Anwendungen zu entwickeln. Unsere Forschung soll langfristig zu einer klimafreundlichen, zirkulären Bioökonomie unter low- bzw. zero-waste Bedingungen beitragen.