Fleisch und Fisch aus dem Bioreaktor

In der Fleischerzeugung der Zukunft könnte es aussehen, wie in einer modernen Brauerei: Anstelle von Nutztieren reihen sich Edelstahlbehälter – sogenannte Bioreaktoren – aneinander. Sie ersetzen praktisch den tierischen Körper. Um Fleisch von Rind, Schwein oder Fisch zu züchten, müssen den Tieren Stammzellen entnommen werden. Allerdings muss dabei keines sterben. Dass dies positive Effekte auf die Umwelt hätte, liegt auf der Hand: Im Vergleich zur Tierhaltung benötigt kultiviertes Fleisch deutlich weniger Ressourcen wie Land oder Wasser. Es verursacht bei Nutzung erneuerbarer Energien geringere Treibhausgasemissionen - um nur einige ökologische Vorteile zu nennen. Würde kultiviertes Fleisch das Angebot an herkömmlich und traditionell erzeugtem ergänzen, könnten Viehbestände verkleinert werden. In puncto Tierwohl vermuten Forschende, dass weniger Tiere gute Voraussetzungen für bessere Haltungsbedingungen bedeuten.

Für Fleischfans könnte kultiviertes Fleisch eine nachhaltigere Alternative sein. Die Motivitation gänzlich auf Fleisch zu verzichten ist sehr unterschiedlich. Wenn Tierwohl oder ökologische Aspekte Gründe dafür sind, könnte zellbasiertes Fleisch für vegan oder vegetarisch essende Menschen wieder ein Argument für Fleischgenuss sein.

Zellisolation und -kultivierung
Aus dem Gewebe eines lebenden Tieres werden Stammzellen entnommen und in einer Nährlösung vermehrt.

Differenzierung der Zellen
Die Stammzellen entwickeln sich (beispielsweise) zu Muskelzellen.

Tissue Engineering
Nun müssen die Muskelzellen zu Muskelfasern heranwachsen, sodass eine Fleischstruktur entsteht. Dafür werden die vorgezüchteten Zellen in einem Bioreaktor auf Trägerschichten verankert und weiter gezüchtet ("Tissue Engineering" = gezielte Herstellung von biologischem Gewebe).
Diese Träger sind zum Beispiel Polymerstrukturen aus Kollagen, Chitin oder Polysacchariden. Sie sollten möglichst durchlässig sein, damit die Nährstoffe aus dem Nährmedium zu den Muskelzellen gelangen können.

Zellernte
Am Schluss werden die Zellen geerntet. Bislang ähnelt dieses Endprodukt eher Gehacktem oder Wurstbrät und wird ebenso verarbeitet. Um dreidimensionale Produkte wie ein Schweineschnitzel oder ein Fischfilet herzustellen, werden Gerüste benötigt. Diese können beispielsweise mit einem 3-D-Drucker hergestellt werden. Idealerweise sind die Gerüste essbar, damit sie am Schluss nicht wieder entfernt werden müssen.  

Um Kulturfleisch herzustellen, das genauso aussieht wie zum Beispiel ein herkömmliches Steak, braucht es nicht nur eine dreidimensionale Struktur, sondern auch Fett- und Bindegewebe. Diese Gewebearten können ebenfalls aus den Stammzellen entstehen und kultiviert werden. Mithilfe der 3-D-Drucktechnologie könnten sie dann die Form eines “echten” Steaks annehmen. Technisch ist das durchaus schon heute möglich – allerdings nur in kleinem Maßstab und verbunden mit hohen Kosten.

Die Produktion von kultiviertem Fleisch hat einige Vorteile:

• Aufzucht und Schlachtung von Tieren entfallen.
• Es werden weniger Land und Wasser für den Anbau von Futtermitteln verbraucht und die Meere werden entlastet.
• Die Verschmutzung von Meer- und Grundwasser, zum Beispiel durch hohe Nährstoffeinträge aus Dünger im Ackerbau oder Fischfutter in Aquakulturen, könnte deutlich sinken.
• Die Entnahme von Zellen, die Biopsie, ist im Idealfall nur einmalig erforderlich. Das gelingt bei manchen Unternehmen schon, weil durch das entwickelte Verfahren erreicht wird, dass sich die Zellen unendlich teilen.
• Fleisch und Fisch aus Zellen sind voraussichtlich frei von Gentechnik, Antibiotika, Mikroplastik und Umweltgiften.
• Das Nährwertprofil kultivierter Produkte könnte gezielt verbessert werden, zum Beispiel indem der Gehalt an gesättigten Fetten durch Omega-3-Öle ersetzt oder bestimmte Vitamine und Mineralstoffe zugesetzt werden.
• In den Bioreaktoren werden nur die Teile produziert, die tatsächlich gegessen werden. Das vermeidet Lebensmittelabfälle.
• Nicht zuletzt sehen Befürworterinnen und Befürworter der Technologie ein großes wirtschaftliches Potenzial für Deutschland.

Dass Lebensmittel auf Basis von tierischen Zellen in naher Zukunft – auch in Europa – auf den Markt kommen, ist nach aktuellem Stand wahrscheinlich. Zu welchem Zeitpunkt dies geschieht, ist abhängig davon, wann verschiedene Hürden überwunden sein werden, die einen Markteintritt derzeit noch schwierig machen. Das sind zum Beispiel:

Befürworterinnen und Befürworter sprechen von "zellulärer Landwirtschaft" und malen ein Zukunftsbild, in dem die landwirtschaftliche Tierhaltung durch eine technologiebasierte Fleischerzeugung ersetzt wird – komplett vom Tier entkoppelt. Natürlich stellt sich die Frage, inwieweit die Produktion von kultiviertem Fleisch Auswirkungen auf tierhaltende Betriebe haben wird und in welchem Maße durch einen geringeren Verbrauch wichtige Einkommensquellen wegfallen werden. Vor allem die Öko-Branche betrachtet die Entwicklung kritisch. Natürliche Kreisläufe würden ignoriert, nur damit die Menschen weiterhin mehr Fleisch essen können als ihnen selbst und der Umwelt guttue. Auch der deutsche Bauernverband erkennt bislang kein Marktpotenzial für kultiviertes Fleisch, will sich der Entwicklung aber auch nicht komplett verschließen. 

Um auszuloten, ob die Landwirtschaft von der neuen Technologie auch profitieren kann, fördert man in den Niederlanden ein Pilotprojekt. Hier wurde ein Milchviehbetrieb mit Technik zur Produktion von kultiviertem Fleisch ausgestattet. Ziel des Projektes ist es, landwirtschaftliche Betriebe dazu zu befähigen, kultiviertes Fleisch dezentral auf ihren eigenen Höfen herzustellen und so neue Einkommenswege zusätzlich zur Tierhaltung zu erschließen.