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Das vom Fraunhofer IME koordiniert Horizon-Europe-Projekt »COCO-AI« kombiniert künstliche Intelligenz und pflanzliche Zellkultur, um eine skalierbare Plattform für die Herstellung hochwertiger natürlicher Inhaltsstoffe ohne landwirtschaftliche Anbauflächen zu entwickeln. Am Beispiel von Kakao soll das Projekt Europas Bioökonomie stärken und die Abhängigkeit von klimabedingt anfälligen Agrarlieferketten verringern.
Ein neuer Ansatz für natürliche Inhaltsstoffe
Viele Inhaltsstoffe für Lebensmittel, Kosmetik- und Gesundheitsprodukte stammen aus Nutzpflanzen, deren Anbau zunehmend unter den Folgen des Klimawandels, von Pflanzenkrankheiten und gestörten Lieferketten leidet. Kakao ist hierfür ein besonders anschauliches Beispiel: Ernteausfälle und Rekordpreise verdeutlichen die Verwundbarkeit der nahezu ausschließlich in tropischen Regionen angesiedelten Produktion.
COCO-AI verfolgt deshalb einen neuen Ansatz: Statt ganze Pflanzen anzubauen, werden Pflanzenzellen direkt in Bioreaktoren kultiviert. Unter kontrollierten Bedingungen produzieren sie dieselben natürlichen Inhaltsstoffe wie die Ursprungspflanze – bei deutlich geringerem Flächen- und Wasserverbrauch. Gleichzeitig kann die Produktion näher am Einsatzort erfolgen und so die Versorgungssicherheit erhöhen.
Künstliche Intelligenz unterstützt die Forschenden dabei, komplexe biologische und verfahrenstechnische Daten auszuwerten, Zusammenhänge zu erkennen und die vielversprechendsten Experimente zu identifizieren. KI ersetzt dabei nicht die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, sondern beschleunigt die Entwicklung effizienter und skalierbarer Produktionsverfahren.
Kakao dient als erste Demonstration, doch COCO-AI ist als Plattformtechnologie konzipiert. Zusätzlich wird der Ansatz an acht weiteren hochwertigen Pflanzenarten – darunter Weinrebe, Hafer und Arzneipflanzen – erprobt.
Im Projektverlauf soll die Produktion von Kakaozellen auf industrielle Bioreaktoren mit einem Volumen von bis zu 10 000 Litern skaliert werden. Außerdem entstehen sechs neue Inhaltsstoffformulierungen sowie zwei Schokoladenprototypen. Offene KI-Werkzeuge, validierte Methoden und öffentlich zugängliche Datensätze sollen die weitere Nutzung in Forschung und Industrie fördern.
COCO-AI soll pflanzliche Zellkultur als Schlüsseltechnologie der europäischen Bioökonomie etablieren. Durch die Verbindung von Pflanzenbiologie, künstlicher Intelligenz und industrieller Biotechnologie will das Projekt den Einsatz dieser Technologie erleichtern, Europas Bio-Produktionskapazitäten stärken und seine Ergebnisse der Forschungs- und Industriegemeinschaft offen zugänglich machen.
Das Projekt vereint neun Partner aus Europa, Israel, Kanada und der Republik Korea. Aufbauend auf den Kooperationen des Plant Cell Institute entsteht so eine integrierte Innovationskette – von der Entdeckung geeigneter Pflanzenzellen bis hin zu marktreifen Produkten.
Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
