3D gedrucktes Fleisch: Ist die Zukunft von Fleisch fleischlos?

Die Tierhaltung trägt durch die Freisetzung von Methan, einem Treibhausgas, das 20 bis 30 mal stärker ist als Kohlendioxid, erheblich zur globalen Erderwärmung bei. Die Fleischproduktion trägt mehr zu den Treibhausgasemissionen bei als der gesamte globale Verkehrssektor, und fast 30% der eisfreien Oberfläche des Planeten werden zu diesem Zweck genutzt. Sie leistet den größten Beitrag zur Abholzung der Regenwälder, Landverödung, Wasserverschmutzung und Wüstenbildung. Darüber hinaus schätzt die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO), dass die Nachfrage nach Fleisch bis 2050 weiter um 70% steigen wird.

Wenn diese Gründe noch nicht ausreichen, um unseren derzeitigen Fleischkonsum zu überdenken, gibt es zudem noch Gründe wie die Auswirkungen auf die Gesundheit und den Tierschutz. Lebensmittelkontamination und Antibiotikaresistenz sind nur zwei Beispiele für Probleme, die sich aus der Tierhaltung ergeben. Und schließlich stellen die Bedingungen, unter denen Tiere aufgezogen werden, ein ernsthaftes ethisches Problem dar – allein in einem Jahr werden laut FAO 56 Milliarden Landtiere für unseren Fleischkonsum aufgezogen und geschlachtet, und ihre Lebensbedingungen sind zum größten Teil extrem schlecht. Gibt es eine Lösung für diese Bedrohungen? Können wir verschiedene Möglichkeiten der Fleischproduktion für diejenigen, die es trotzdem konsumieren wollen, erforschen?

Was ist 3D-gedrucktes Fleisch?

Eine Möglichkeit, diese Umweltprobleme zu bekämpfen, besteht darin, den Verzehr von Fleisch einzustellen, oder zumindest nicht mehr so viel wie die derzeitigen Mengen. Allerdings sind viele Menschen nicht bereit order willen, ihr Verhalten zu ändern, aus Gründen, die über den Zweck dieses Artikels hinausgehen. Auch wenn wir in den letzten Jahren eine Veränderung erleben, stellen vegane und vegetarische Menschen in den westlichen Gesellschaften nur eine Minderheit dar, irgendwo zwischen 1 und 10% in den europäischen Ländern, zwischen 5 – 7% in den USA und 9,5 % in Kanada. Aus kulturellen Gründen haben Länder wie Indien eine sehr große vegetarische Bevölkerung, die schätzungsweise zwischen 30 und 40% ihrer Gesamtbevölkerung ausmacht. Fleischersatzstoffe stellen eine Alternative für Menschen dar, die weiterhin Fleisch essen möchten, aber nichts dagegen haben, ein Produkt zu konsumieren, das nicht von einem Tier stammt. Was können wir angesichts dieser Tatsache mit den heute existierenden Technologien erreichen? So wie sie in fast alle Bereiche bereits eingedrungen sind, können 3D-Drucktechnologien auch dieser Branche großen Nutzen bringen und die Produktion einer neuen Fleischkategorie ermöglichen. 3D-gedrucktes Fleisch auf pflanzlicher Basis wird umweltfreundlicher, individuell anpassbar, erschwinglich und positiv für den Tierschutz sein.

Das soll nicht heißen, dass es heute keine pflanzlichen Fleischalternativen gibt. Wir können Beyond Meat’s „Beyond Burger“ erwähnen, „der weltweit erste pflanzliche Burger, der wie Rindfleisch aussieht, kocht und zufrieden stellt„, wie Sie auf ihrer Website nachlesen können. Erst kürzlich begann der Verkauf dieses Burger-Pattys im deutschen Discounter Lidl und war schon nach kurzer Zeit ausverkauft. Oder zum Beispiel den „Impossible Burger“ aus dem kalifornischen Startup Impossible Foods. Ein Burger aus Pflanzen, der „den ganzen Geschmack und das Aroma von Fleisch von Kühen“ liefert. Was bringt also der 3D-Druck mit sich?

Warum ist 3D-gedruckes Fleisch so innovativ?

Erstens ist 3D gedrucktes pflanzliches Fleisch ein sehr innovatives Produkt. Die Anzahl der Mitarbeiter in diesem Bereich ist gering, aber die Technologie ist sehr vielversprechend. Giuseppe Scionti, Experte für Tissue Engineering und Biomedizin, ist Gründer des in Barcelona ansässigen Startups Nova Meat, das die Technologie für den 3D-Druck eines pflanzlichen Steaks entwickelt. Scionti arbeitete über zehn Jahre lang an der Polytechnischen Universität Kataloniens (UPC) in Barcelona an der Herstellung verschiedener Gewebe mittels Bioprinting. In einem seiner Projekte schuf er den Prototyp eines menschlichen Ohres. Er erkannte schnell, dass die Textur der tatsächlichen Textur des menschlichen Gewebes fast perfekt entsprach. Die Idee, eine eigene Technologie zu entwickeln und Nova Meat zu gründen, wurde deutlich: „Ich erkannte, dass, wenn 3D-Drucker menschliches Gewebe so gut imitieren könnten, dann könnte ich einen Fleischersatz erzeugen, der die gleiche Textur wie tierisches Gewebe hat“, sagte er uns. „Ich habe die Universität im Juni 2018 verlassen, als ich mich entschied, diese Technologie zu patentieren und Nova Meat weiterzuentwickeln.„

Textur ist wahrscheinlich die größte Neuerung. Giuseppe Scionti fügt hinzu: „Ich konnte etwas erzeugen, das die gleiche Textur wie Fleisch hat, ich konnte Mikrofasern herstellen, die nicht nur einem Hamburger oder einem Fleischklumpen ähneln, sondern die gleiche Textur wie Muskelgewebe haben„. Seine Kreation ist vollständig pflanzlich, hergestellt aus Proteinpulver aus Erbsen und Algen. Im Gegensatz zu anderen heute verfügbaren pflanzlichen Alternativen wird es jedoch in Form eines Steaks und nicht in Form von Hackfleisch (wie Burger, Fleischbällchen oder Hackfleisch) angeboten. Tatsächlich gibt es wahrscheinlich vier Parameter, die den Erfolg einer Fleischalternative bestimmen: „Wir versuchen, die vier Parameter zu bestimmen, die es ermöglichen, Fleisch nachzuahmen, nämlich Geschmack, Textur, Aussehen und Nährwerte. Im Moment wird der Geschmack mithilfe von pflanzlichen Hamburgern und die Textur mit der Extrusion von Soja gemeistert, aber niemand hat beides gemeinsam geschafft.„

Giuseppe Scionti hält ein Patent auf seine Technologie, der die natürliche Textur von Fleischgewebe nachahmt. Er sagte zu El País: „Ich verwende Techniken, die normalerweise für kultiviertes Fleisch verwendet werden, und Techniken, die aus dem Biodruck übernommen und für die Verwendung mit Materialien für pflanzliches Fleisch angepasst wurden. Die Schwierigkeit besteht darin, die Nanofasern aus Gemüseproteinen so zu reorganisieren, dass sie wie tierische Proteine wirken. Zuerst muss man die Histologie des tierischen Gewebes untersuchen, wie die Muskelfasern organisiert sind, und dann muss man versuchen, sie mit pflanzlichen Inhaltsstoffen zu replizieren, die nicht gentechnisch verändert wurden„. Der von ihm verwendete 3D-Drucker wurde von der CIM Foundation entwickelt, einem Technologiezentrum, das an UPC angeschlossen ist – dieser extrudiert die Paste auf eine Druckplatte nach einem von Scionti mit CAD-Software erstellten Design.

Ein weiteres Startup, das an 3D-gedrucktem Fleisch arbeitet, ist Redefine Meat (auch bekannt als Jet-Eat) mit Sitz in Israel. „Es ist klar, dass es der Lebensmittelindustrie heute an den Werkzeugen und Technologien mangelt, um die Herausforderung zu bewältigen, gute Alternativen zu Tieren als Fleischlieferanten zu finden. Darüber hinaus ist klar, dass der Anbau von Tieren für die Nahrungsmittelproduktion angesichts der wachsenden Bevölkerungszahl, der boomenden Nachfrage nach Fleisch in Asien und der damit verbundenen Ineffizienz und Verschmutzung durch die Fleischproduktion, vor allem durch Rindfleisch, nicht nachhaltig ist“, sagte uns Eshchar Ben-Shitrit, CEO von Redefine Meat. Das Startup arbeitet an einer Technologie, die eine pflanzliche Fleischalternative, genauer gesagt Steaks, Braten und Eintöpfe aus natürlichen und nachhaltigen Zutaten, herstellen wird. Ihr Ansatz kombiniert proprietäre 3D-Drucktechnologie, digitale Modellierung und pflanzliche Lebensmittelrezepte, um eine neue Kategorie von Fleisch zu liefern.

Im Hinblick auf die Verbreitung dieser Produkte sagte Eshchar Ben-Shitrit: „In den letzten Monaten haben wir in Zusammenarbeit mit Köchen und Metzgern Hunderte von unseren Produkten an Verbraucher geliefert, die etwas Anderes erwarteten. Ihre erste Antwort ist immer: Ich kann nicht glauben, dass es kein Fleisch ist und wie können wir mehr davon bekommen? Natürlich müssen wir in großem Maßstab arbeiten, was keine große Herausforderung darstellt, da wir Rohstoffe beziehen, die bereits weitaus kostengünstiger sind als Rindfleisch. Unser Ziel ist es nicht, ein neues Lebensmittel zu entwickeln, sondern eine neue Lebensmitteltechnologie einzuführen, die zu einer Plattform für die schnelle Einführung neuer und überlegener Fleischalternativen wird, die es heute nicht gibt. Die Maschinen werden bis 2021 eingeführt, um eine breite Palette von Möglichkeiten zu bieten, die über die Herstellung eines einzigen Produkts hinausgehen. Wir geben uns Zeit, die Technologie zu perfektionieren und zu verbessern, damit unsere Kunden und Verbraucher langfristig ihr volles Potenzial ausschöpfen können.„

Sobald diese Technologien in ein breiteres Produktionssystem integriert sind, können Lebensmittelabfälle, Verpackungen und Nutztiere reduziert werden. 3D-gedrucktes Fleisch von Redefine Meat wird die Umweltbelastung offenbar um 95% senken, enthält keinen Cholesterin und ist kostengünstiger als herkömmliches Tierfleisch. Eshchar Ben-Shitrit fügte hinzu: „Wir möchten, dass andere diese neuen digitalen Möglichkeiten nutzen, um echte Probleme im Ernährungssystem zu lösen. Wir wünschen uns ein Ökosystem, in dem sich jedes Unternehmen um die verschiedenen Teile der Wertschöpfungskette kümmert, denn heute müssen wir alles selbst oder mit engen Partnern machen. In fünf Jahren werden unserer Meinung nach mehrere Arten von Lebensmitteln auf die digitale Produktion umgestellt, um die Produktqualität zu verbessern, eine bessere Lieferkette zu schaffen und eine Massenanpassung zu ermöglichen.„

Aber wie werden die Endverbraucher auf 3D-gedrucktes Fleisch reagieren? Das Aussehen von 3D-gedrucktem Fleisch ist ein großer Faktor dafür, wie die Verbraucher darauf reagieren werden, erklärte Giuseppe Scionti. Im Moment könnte man argumentieren, dass das Erscheinungsbild von 3D-gedrucktem Fleisch noch nicht überzeugend ist. Das Aussehen des 3D-gedruckten Fleischs könnte durch die Anpassung und Erhöhung der Komplexität der 3D-Modelle, deutlich verbessert werden, damit der Teil, der Fett imitiert, von dem Teil, der Muskeln oder andere Gewebe imitiert, zu unterscheiden ist. Darüber hinaus ist eine weitere sehr interessante Eigenschaft von 3D-gedrucktem Fleisch, dass es individuell gestaltet werden kann. Daher können wir es nicht nur in Supermärkten sehen, sondern auch in der Raumfahrt, in Restaurants und Krankenhäusern, die Produkte benötigen die individuellen Bedürfnissen entsprechen.

Was ist mit kultiviertem Fleisch?

3D gedrucktes Fleisch ist nicht die einzige Fleischalternative, die bald auftauchen wird und die Fleischindustrie verändern könnte. Kultiviertes Fleisch, auch als Laborfleisch bezeichnet, ist Fleisch, das durch In-vitro-Kultivierung von tierischen Zellen anstelle von Schlachttieren gewonnen wird. Die In-vitro-Kultivierung von Muskelfasern wurde bereits 1971 von Russell Ross durchgeführt, wurde aber erst Anfang der 2000er Jahre von Jason Matheny populär gemacht. Er war Mitautor einer wegweisenden Arbeit über die Produktion von kultiviertem Fleisch und gründete 2004 New Harvest, ein gemeinnütziges Institut, das sich dem Bereich der zellulären Landwirtschaft widmet.

Die Organisation ist sehr wichtig für die Förderung der universitären Forschung zur Entwicklung von Durchbrüchen in der zellulären Landwirtschaft. Die Mission von New Harvest ist es, eine ‚post-animal‘ Bioökonomie zu schaffen, „in der tierische Produkte aus Zellkulturen und nicht aus Tieren gewonnen werden, um eine wachsende Weltbevölkerung nachhaltig und kostengünstig zu ernähren„, erklären sie. Darüber hinaus hatten bis 2012 30 Labore aus der ganzen Welt angekündigt, dass sie an der Forschung für kultiviertes Fleisch arbeiten. Der erste im Labor gezüchtete Rindfleisch-Patty, der der Welt vorgestellt wurde, wurde von Dr. Mark Post an der Universität Maastricht entwickelt und im August 2013 auf einer Pressekonferenz in London gegessen.

Was ist also kultiviertes Fleisch genau? Das bedeutet, dass Zellen einer bestimmten Art und Gewebeart auf einem Gerüst mit Serum in einer wachstumsfördernden Umgebung zusammengebaut werden. Laborfleisch wird oft als sauberes Fleisch bezeichnet, weil es nicht mit all den bakteriellen Verunreinigungen des gezüchteten Fleisches einhergeht und weil die Produktion deutlich umweltfreundlicher ist (mit bis zu 96% niedrigeren Treibhausgasemissionen).

Um die Dinge zu relativieren – es dauerte 2 Jahre, bis das erste Rindfleisch-Patty hergestellt wurde, und kostete rund 330.000 Dollar, finanziert von Sergey Brin, dem Mitgründer von Google. Dreieinhalb Jahre später enthüllte ein Bericht, dass der Preis für dasselbe Patty auf 11,36 $ sank. Und vor kurzem produziert das Startup-Unternehmen Memphis Meats aus San Francisco ’sauberes ‚ Fleisch für 40 US-Dollar pro Gramm, etwa einem Fünftel der Kosten von vor einigen Jahren. Das Endziel ist natürlich, ’sauberes‘ Fleisch zu produzieren, das billiger ist als konventionell hergestelltes Fleisch. Ein Ziel, das nach Expertenmeinung innerhalb der nächsten zehn Jahre erreicht werden könnte, wenn die Forschung für ’sauberes‘ Fleisch entsprechend unterstützt und finanziert wird – was aber laut New Harvest noch fehlt.

Werden 3D-Drucktechnologien Auswirkungen haben?

Erst kürzlich haben Forscher aus Tel-Aviv ein winziges menschliches Herz mit patienteneigenen Zellen und Biomaterialien bio-gedruckt – sie konnten komplexe Gefäßnetze und Kapillaren drucken. Es erscheint ziemlich plausibel, dass die Biodrucktechnologie weit genug fortgeschritten ist, um Fleisch aus tierischen Zellen herstellen zu können.

Wir sprachen mit Meera Zassenhaus, Community Engagement Associate bei New Harvest, die uns sagte: „Die Anwendung von Biodruck auf die zelluläre Landwirtschaft ist Neuland. Doch nur weil nichts getan wurde, um die beiden zu vereinen, bedeutet das nicht, dass diese Art der interdisziplinären Arbeit nicht sehr vielversprechend ist. Ich denke, dass viele Gerüstmaterialien in 3D gedruckt werden könnten. Es gab nicht viel Forschung über landwirtschaftliche Anwendungen der traditionellen medizinischen Forschung, weil es keinen Finanzierungsstrom für diese Art von Arbeit gibt. Deshalb existieren wir, um diesen Finanzierungsstrom auf akademischem Niveau bereitzustellen. Aber das gleiche Finanzierungsproblem besteht für diejenigen, die den Bioprinting im Kontext der Zellkultur untersuchen wollen.“ Giuseppe Scionti sagte uns auch, dass seine Technologie als Gerüsttechnologie für kultivierte Fleischbetriebe dienen könnte.

Meera Zassenhaus fügte hinzu: „Im Gegensatz zu Organen muss Fleisch nicht erfolgreich wieder in einen lebenden Körper integriert werden, so dass es als vernünftiger Ausgangspunkt für viele biomedizinische Innovationen erscheint. Ich kenne niemanden, der Fleisch biogedruckt hat, aber das bedeutet nicht, dass es noch nicht gemacht wurde. Es scheint, als wäre es viel schneller und effizienter als der Biodruck eines Herzens. Wenn wir ein Herz in 3D drucken können, verstehe ich nicht, warum wir nicht dasselbe für Fleisch tun könnten.„

Wohin führen diese Fleischalternativen?

Wir sind uns jetzt sicher, dass 3D-gedrucktes pflanzliches Fleisch auf dem Vormarsch ist – es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Produktion vergrößert werden kann. Was ’sauberes‘ Fleisch betrifft, so erwartet das von Dr. Mark Post im Jahr 2015 gegründete Startup Mosa Meat, dass es in den nächsten Jahren kultivierte Rindfleisch-Burger auf den Markt bringen wird. Die größte wissenschaftliche Herausforderung, die sie feststellen, ist die „Entwicklung eines Ersatzes für fetales Rinderserum. Wir können dies in Zukunft nicht mehr nutzen, da es mit unseren Tierschutzstandards unvereinbar ist, aber auch weil es von Natur aus nicht nachhaltig ist, da kultiviertes Fleisch selbst die Herden von Kühen weltweit reduzieren soll. Bisher haben wir ein serumfreies Medium erreicht, das funktioniert, aber wir müssen es noch optimieren.“ In Zukunft muss die Produktion erhöht und der Preis auf ein wettbewerbsfähiges Niveau gesenkt werden. Im Jahr 2015 starteten zwei weitere Startups, um an der Vermarktung von kultiviertem Fleisch zu arbeiten, darunter Memphis Meats mit Sitz in Kalifornien und SuperMeat mit Sitz in Israel. Beide Unternehmen haben in den letzten Jahren eine solide Finanzierung erhalten. Memphis Meats erwartet, dass seine Produkte 2021 auf den Markt kommen.

 

Winston Churchill hatte 1931 erklärt: „In fünfzig Jahren werden wir der Absurdität entgehen, ein ganzes Huhn zu züchten, um die Brust oder den Flügel zu essen, indem wir diese Teile separat unter einem geeigneten Medium züchten„. Wir bewegen uns sicherlich in diese Richtung, und das ist eine gute Nachricht für unseren Planeten und die Tiere.

Weitere informationen finden Sie auf den folgenden Websites: Novameat, Redefine Meat (Jet-Eat), New Harvest, Mosa Meat und Memphis Meats.

*Bildnachweis Beitragsbild: Novameat. (Der erste Prototyp eines pflanzenbasierten Steaks nach dem Druck).

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