Die Vertical Farming-Anlage OrbiPlant® am Fraunhofer IME.

Mehlwürmer als anternative Proteinquelle für Lebensmittel.

Kultivierung von Mikroalgen in Photobioreaktoren.

Pilze werden in einem flüssigen Medium im Bioreaktor kultiviert.

Leitprojekt »FutureProteins«

Gekoppelte Agrarsysteme für eine resiliente und ressourcenoptimierte Produktion von hochwertigen Lebensmittelproteinen

 

Das Leitprojekt »FutureProteins« kombiniert die Herstellung alternativer Proteinquellen in geschlossenen Agrarsystemen mit einer integrierten Nutzung aller Nebenströme zur Herstellung weiterer Proteinrohstoffe. Als alternative Proteinquellen dienen hierbei bestimmte Pflanzen (Kartoffeln, Weizengras, Luzerne), Insekten (Mehlwürmer), filamentöse Pilze sowie Mikroalgen. Sie enthalten allesamt ein für die menschliche Ernährung hochwertiges Aminosäureprofil sowie gute Anwendungseigenschaften, wodurch sie für die Lebensmittelindustrie sehr attraktiv sind. 

Im Mittelpunkt des Leitprojekts stehen vier geschlossene Anbausysteme: Vertical Farming für Pflanzen, Insect Farming für Insekten, Bioreaktoren für Pilze sowie Photobioreaktoren für Algen. Der große Vorteil hierbei ist, dass die jeweiligen Proteinquellen ganzjährig, klimaunabhängig und dadurch mit hoher Effizienz und Resilienz angebaut werden können. Darüber hinaus sind die geschlossenen Systeme im Vergleich zu herkömmlichen Anbauprozessen eine äußerst ressourcenschonende Methode: So benötigt das Vertical Farming von Pflanzen lediglich 5% des Wassers und 50% weniger Dünger, während auf Pestizide gänzlich verzichtet wird.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil von »FutureProteins« ist die Nutzung von Energie-, Abfall- und Abwasserströmen aus den vier genutzten Anbausystemen und den jeweiligen Aufarbeitungsprozessen. Dadurch sollen geschlossene, kosteneffiziente und ressourcenschonende Kreisläufe entlang der Wertschöpfung geschaffen werden. Auch hier steht das Vertical Farming im Vordergrund: Neben der Herstellung von pflanzlichen Proteinzutaten werden alle anderen Pflanzenteile als Substrat für die Kultivierung von Insekten, Pilzen und Algen verwendet, während die Abwärme etwa für die Klimatisierung der Insekten genutzt werden kann.

Zu guter Letzt werden die neuen Proteinquellen und ihre sensorischen und funktionellen Eigenschaften für ein breites Applikationsspektrum in der Lebensmittelindustrie optimiert und veredelt. Hierbei werden Rezepturen für Nahrungsmittel mit verbessertem ernährungsphysiologischem Profil entwickelt sowie die Verbraucherakzeptanz und Nachhaltigkeitsfaktoren bewertet.

Das Fraunhofer-Leitprojekt ist auf eine Laufzeit von vier Jahren angelegt. Das Projekt hat Fraunhofer-intern eine hohe Relevanz für die Forschungsfelder »Bioökonomie« sowie »Ressourceneffizienz und Klimatechnologie« und für den Leitmarkt »Ernährungswirtschaft«. Das ambitionierte »FutureProteins«-Projektziel ist ein neuartiger und besonders nachhaltiger Ansatz, basierend auf dem globalen Bedarf, der die Grundlage für neue Entwicklungsvorhaben und für eine zukünftige Technologieführerschaft von Fraunhofer im Agrar- und Lebensmittelsektor bildet. 

 

Beteiligte Institute

 

Pflanzen

Vor allem ausgewählte Pflanzen wie Kartoffeln, Weizengras und Lerzne stellen eine neue, alternative Proteinquelle dar. 

 

Insekten

Die nachhaltige Produktion von Insekten-Proteinen ist eine weltweit prosperierende Alternative für Proteine in der menschlichen Nahrung. 

 

Pilze

Insbesondere im asiatischen Raum werden Mycelien von Pilzen aus der Ordnung Mucorales, u.a. in Form von Tempeh, seit Jahrhunderten verzehrt. 

 

Algen

Mikroalgen gehören global gesehen zu den wichtigsten Biomasseproduzenten, die kommerziell bereits für die Herstellung von Hochwertprodukten eingesetzt werden.

 

Stoff- und Energieströme

Durch die Etablierung von Kreislaufsystemen sollen die anfallenden Stoff- und Energieströme der individuellen Anbausysteme nachhaltiger und effizienter genutzt werden.

 

Aufarbeitung

Durch die Modifizierung von alternativen Proteinzutaten werden die Anwendungseigenschaften und die sensorischen Eigenschaften verbessert.

 

Produktherstellung

Entwicklungen sensorisch ansprechender, pflanzlicher Lebensmittel wie Backwaren, Teigwaren, Milch- und Fleischalternativen bis hin zur Marktreife der Produkte.

Nachhaltigkeit und Systemanalyse

Im Projekt fließen umfangreiche Erfahrungen in Bereichen wie erneuerbare Energien, Energieeffizienz, Abfallwirtschaft und Verpackungsmaterialien sowie Lebensmittel und biobasierte Systeme mit ein.

 

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