LONDON (IT BOLTWISE) – Forscher der Southern Illinois University arbeiten an einem NASA-geführten Projekt, das aus weggeworfenen PET-Kunststoffflaschen und Pflanzenresten essbare, proteinreiche Cookies erzeugen soll. Dafür spalten sie PET und Biomasse unter extremen Bedingungen in kleine Fragmente, die anschließend von programmierten Hefen zu Proteinen, Fetten und Säuren zusammengesetzt werden. Ein Teil des Aromas entsteht dabei direkt aus Pflanzenbiomasse, während Ethylenglykol aus PET zu Beta-Carotin umgewandelt werden soll. Die Teams haben Sicherheitstests bereits abgeschlossen, formelle Geschmacksversuche stehen aber noch unter institutioneller Freigabe an.
Im Kern geht es bei dem Ansatz um einen biologischen Umbau: PET-Kunststoff, der sonst in der Umwelt lange überdauert, soll zu einer Nährstoffquelle werden. Die Forschenden der Southern Illinois University Carbondale beschreiben ihre Entwicklung als proteinreiche „Bites“, deren Grundzutaten ursprünglich aus entsorgten PET-Flaschen sowie aus Agrarreststoffen wie Maisstängeln und -blättern stammen. Für ein Raumfahrt-Setup ist das mehr als ein Nachhaltigkeitsversprechen: Wenn sich Nahrung aus lokal verfügbaren Restströmen herstellen lässt, sinkt die Abhängigkeit von sperrigem Nachschub. Genau dieses Ziel adressiert das NASA-geführte Projekt zur Nahrungsmittelproduktion für Deep-Space-Missionen mit Menschen an Bord.
Technisch setzt das Verfahren auf eine zweistufige Kette aus chemisch-physikalischer Zerkleinerung und biotechnologischer Rekombination. Zunächst nutzen die Forschenden Wasser und Sauerstoff bei extremen Temperaturen und Drücken, um den harten Kunststoff und die Biomasse in handhabbare, kleinformatige Bestandteile zu zerlegen. Erst danach kommen die „programmierten“ Mikroorganismen ins Spiel: Bestimmte Hefestämme sollen die Fragmente zu Proteinen, Fetten und Säuren wieder zusammensetzen. Damit ähnelt das Vorgehen in der Logik klassischen Fermentationswegen, nur dass die Rohstoffe nicht mehr ausschließlich aus Kohlenstoffquellen biologischer Herkunft stammen, sondern aus einem großen Anteil aus PET.
Besonders aufmerksamkeitsstark ist die Frage nach Geschmack und ernährungsphysiologischer Wirkung, denn für Akzeptanz reicht ein rein rechnerisch „nährstoffreiches“ Produkt nicht. Laut den Angaben des Teams wird das Aroma über eine Hefe erzeugt, die so verändert wurde, dass sie Vanillearomen direkt aus Pflanzenbiomasse produziert. Zusätzlich soll ein weiterer Hefestamm Ethylenglykol, also eine in PET vorkommende Substanz, in Beta-Carotin umwandeln – ein Vorläufer, den der Körper zu Vitamin A umsetzt. Am Ende formt dann ein 3D-Drucker die Mischung zu Cookie-„Bites“ aus, wodurch sich das Herstellungsprinzip auch für definierte Portionen und wiederholbare Rezepturen in Missionsprozessen übertragen ließe.
Damit ist die Herstellung aber nur eine Seite. Die andere Seite ist Sicherheit und Testlogik: Die Forschenden berichten, dass Sicherheitstests die „Bites“ für den Verzehr grundsätzlich freigegeben haben. Trotzdem wartet das Team noch auf eine institutionelle Genehmigung, bevor es formelle Geschmackstests durchführen kann. Die bereits erfolgten Riechtests sind damit eher ein erster Hinweis als ein belastbarer Akzeptanznachweis: In diesen frühen Tests hätten die meisten Teilnehmenden geäußert, sie würden die Cookies in einer Umgebung mit eingeschränkten Ressourcen essen. Für den weiteren Weg entscheidend wird sein, wie stabil die sensorische Qualität bleibt, wenn Rezepturen um zusätzliche Komponenten ergänzt werden.
Genau in diese Richtung geht auch das angekündigte nächste Entwicklungspaket. Forscher Lahiru Jayakody sagt, dass das Team den „Bites“ zusätzlich Stärke, Ballaststoffe und einen Süßungsmittel-Anteil geben möchte. Solche Anpassungen sind nicht nur „Geschmackstuning“: Ballaststoffe und stärkehaltige Komponenten beeinflussen die Textur, die Futteraufnahme und die Verdaulichkeit, während Süßungsmittel die Akzeptanz in Situationen erhöhen können, in denen Menschen geschmacklich wenig Auswahl haben. Jayakody nennt außerdem einen Zeitrahmen von wenigen Jahren bis zur öffentlichen Verzehrfähigkeit – also ein Ziel, das in der Praxis stark davon abhängt, wie schnell institutionelle Freigaben erfolgen und wie konsequent sich die Produktion zwischen Labormaßstab und größerer Menge stabil halten lässt.
Historisch betrachtet ist die Idee, Mikroorganismen für die Umwandlung von Rohstoffen zu nutzen, keineswegs neu. Menschen fermentieren seit Jahrtausenden, um aus Ausgangsmaterialien stabile Lebensmittel wie Brot, Käse oder Joghurt zu machen. Neu ist hier vor allem die Breite dessen, was als Ausgangspunkt dienen soll: Moderne Biotechnologie erlaubt es, Mikroorganismen genetisch so auszurichten, dass sie auch aus „harten“ oder zuvor als Abfall kategorisierten Kohlenstoffströmen nährwertige Produkte herstellen. Auf Markt- und Industrieebene ist der Ansatz damit ein Beispiel für „Closed-Loop“-Denken, bei dem Abfallströme nicht nur entsorgt, sondern als Input in eine Nährstoffkette zurückgeführt werden. Gleichzeitig bleibt die Verknüpfung von Abfall-Management und Ernährungsversorgung spannend für den Einsatz in Krisenszenarien: Laut den Angaben der Vereinten Nationen erleben 2,1 Milliarden Menschen weltweite Nahrungsmittelunsicherheit, 645 Millionen leiden an chronischem Hunger. Wenn die Technologie im Alltag funktioniert, könnte sie in solchen Lagen die Versorgung stabilisieren; für Raumfahrtorganisationen zählt aber vor allem, dass sie mit Wasser, Sauerstoff und lokal verfügbaren Reststoffen auskommt.
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