Können Lebensmittel aus Kohle hergestellt werden?

COAL ergießt sich über eine Rutsche in den Keller eines Wolkenkratzers, während 50 Stockwerke über den Gästen im sich drehenden Penthouse-Restaurant Spaceshuttles zusehen, die von Bergbaubetrieben auf fernen Planeten zurückkehren.

Gibt es eine Verbindung zwischen mir und Mousse? Jawohl. Ist es Science-Fiction? Natürlich.

Dennoch sagt Dr. Cyril A. Ponnamperuma, Direktor des Labors für chemische Evolution an der University of Maryland, es sei keine reine Fantasie, dass eines Tages Lebensmittel aus Kohle hergestellt werden könnten.



Ponamperuma ist überzeugt, dass der Mensch mit großem Forschungsaufwand seine Nahrung direkt aus dem Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff herstellen kann, aus dem es besteht.

Nennen Sie es 'Reagenzglasnahrung', Grundnahrungsmittel, die unabhängig von Pflanzen und Tieren hergestellt werden.

Die chemische Synthese von Lebensmitteln ist eine Idee, die andere, darunter Wissenschaftler der National Aeronautics and Space Administration, untersucht haben. Die NASA muss sich überlegen, wie Astronauten über lange Zeiträume im Weltraum leben können, ohne alle Lebensmittel von der Erde mitzunehmen. Grundelemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff in Proteine, Kohlenhydrate und Fette umzuwandeln – und im Weltraum die Elemente aus dem vom Menschen ausgestoßenen Kohlendioxid zu gewinnen – mag Star Trekkianisch klingen. Aber NASA-Wissenschaftler und Ponamperuma sagen, dass es möglich ist – und vielleicht in den nächsten 20 oder 30 Jahren.

In seinem Labor im College Park erforscht Ponamperuma die Ursprünge des Lebens. 'Wir versuchen wirklich herauszufinden, was vor 4 1/2 Milliarden Jahren passiert ist, als die ersten Aminosäuren, die ersten Kohlenhydrate und die ersten Fette gebildet wurden', erklärt er. Er hat in seinem Labor Bedingungen simuliert, die auf der primitiven Erde existiert haben könnten und Kohlenhydrate und Aminosäuren, die Bausteine ​​von Proteinen, produzierten.

„Wir gehen zurück zum Anfang, vor Pflanzen und Tieren“, sagt Ponnamperuma. „Die ersten Mikroorganismen, die es in diesem frühen Ozean gab, bezogen ihre Aminosäuren, ihre Kohlenhydrate, die durch Sonnenlicht aus den Bestandteilen der frühen Atmosphäre hergestellt wurden. Alles, was wir jetzt in gewisser Weise vorschlagen, ist zu springen. . . zurück zu diesem frühen Stadium.'

Ponamperuma stammt aus Sri Lanka und hat den Hunger hautnah miterlebt. Seine Statistik ist ernüchternd: Bis zum Jahr 2015 werden fast 8 Milliarden Menschen die Erde bewohnen, das Doppelte der heutigen Bevölkerung. Angesichts der Tatsache, dass Hunger heute so weit verbreitet ist, muss sich die Menge der auf der Erde produzierten Nahrungsmittel verdreifachen, wenn die Unterernährung beseitigt werden soll, sagt er.

Ponamperuma sagt gerne: 'Wenn wir das Material für unsere Hemden herstellen können, sollten wir auch den Stoff für unser Mittagessen herstellen können.'

'Es scheint machbar', sagt Dr. John Billingham vom Ames Research Center der NASA in Moffett Field, Kalifornien, 48 km südlich von San Francisco. 'Es ist immer noch eine sehr forschungsorientierte Idee, aber wir alle haben kaum Zweifel, dass man in den kommenden Jahren solche Fabriken zur Herstellung von Stärke und Zucker bauen könnte.'

Vor einigen Jahren führten Billingham und andere Wissenschaftler eine Designstudie einer Chemiefabrik durch, die gebaut werden sollte, um Kohlenhydrate zu produzieren. Eine solche Lebensmittelfabrik, sagt Billingham, würde Kohlendioxid, Wasser und Megadosen an Energie verbrauchen. Im Weltraum würden Kohlendioxid und Wasser vom Menschen stammen, die Energie von der Sonne. Auf der Erde könnte sich neben einem Zementwerk eine Lebensmittelfabrik befinden, vermutet Billingham, weil Kalkstein große Mengen Kohlendioxid freisetzt.

Einer der größten Nachteile der chemischen Synthese von Lebensmitteln ist, dass sie energieaufwendig sind. Aber, sagt Ponamperuma, 'wenn wir genug Forschung betreiben können, um herauszufinden, dass dies mit weniger Energie getan werden kann - zum Beispiel mit Sonnenenergie - dann sind wir im Geschäft.'

Wie würde dieses „Fake Food“ aussehen und würde es jemand essen wollen? Ponamperuma glaubt, dass synthetische Lebensmittel in Pulverform kommen würden, ähnlich dem Sojapulver, das bereits viele der heutigen verarbeiteten Lebensmittel ergänzt. Wenn aber moderne Lebensmitteltechnologie aus Sojapulver und pflanzlichen Proteinen Lebensmittel mit Aussehen und Geschmack wie Wurst oder Hamburger machen kann, dann geht das auch „aus einem synthetischen Pulver, das wir herstellen“, sagt der renommierte Chemiker.

Köche der Zukunft könnten sich sogar auf Computer verlassen, prognostiziert Ponamperuma, um synthetisierte Lebensmittel in eine appetitliche Mahlzeit mit dem perfekten Aroma, Geschmack und Aussehen zu verwandeln.

„Ich denke, wir werden noch lange Zeit Pflanzen und Tiere verwenden, aber irgendwann, wer weiß“, sinniert Ponamperuma. „Die Landwirtschaft könnte der Vergangenheit angehören. Die Landwirtschaft ist ein sehr energieaufwendiger, zeitaufwändiger – ich hasse es zu sagen – verschwenderischer Prozess.“

Wissenschaftler der NASA arbeiten jedoch daran, den Abfall aus der Landwirtschaft zu entfernen. Ihr Ziel ist es, ein komplettes Lebenserhaltungssystem für Astronauten auf langen Aufenthalten zu bauen, das Pflanzen als Nahrungs- und Sauerstoffquelle nutzt. Das Kohlendioxid und die Abfälle der Astronauten würden wiederum als Nahrung für die Pflanzen recycelt.

Dr. Robert V. MacElroy, ein Biologe der NASA am Ames Research Center, sagt, dass die Steigerung der Effizienz der Produktion normaler Lebensmittel in einer vollständig kontrollierten Umgebung der Kern des „Closed Ecological Life Support System“ (CELSS) ist. Forschungen zeigen beispielsweise, dass Pflanzen in speziellen Kammern schneller wachsen, wenn die Kohlendioxidkonzentration um das 20-fache über dem Niveau der normalen Atmosphäre erhöht und der Sauerstoff halbiert wird. Anstelle von Erde würden Pflanzen kontinuierlich mit nährstoffreichen Flüssigkeiten besprüht.

Ein CELSS-System mit Ratten könnte in zwei oder drei Jahren einsatzbereit sein, sagt MacElroy, und bis 1998 hofft die NASA, ein experimentelles System zu pilotieren, das die Nahrung für zwei Astronauten auf einer Raumstation liefert. Auch kurzfristige Experimente zu zukünftigen Space-Shuttle-Missionen sind auf dem Reißbrett, um beispielsweise zu ermitteln, wie Pflanzen ohne Schwerkraft wachsen.

Die Erforschung intensiver Landwirtschaftstechniken in kontrollierten Umgebungen kann natürlich auf unseren eigenen Planeten angewendet werden. Es gibt Orte auf der Welt, an denen es unmöglich ist, auf normale Weise Nahrung zu produzieren, in Wüsten oder Bergregionen, wo es leicht sein könnte, eine kleine intensive landwirtschaftliche Anlage zu bauen, bemerkt Billingham. MacElroy schlägt vor, dass es heute sogar wirtschaftlich sein könnte, in Regionen mit einem kalten Klima die meiste Zeit des Jahres und in denen die Lebensmittel aus weiten Entfernungen transportiert werden müssen, Feldfrüchte wie Salat und Tomaten in kontrollierten Umgebungen anzubauen.

Die NASA sucht nach anderen Möglichkeiten, Astronauten im Weltraum zu ernähren, die auch auf den Tellern der erdgebundenen Menschen landen könnten:

* Einige Algenarten können unverarbeitet verzehrt werden, bei anderen muss das Protein extrahiert werden. Auf jeden Fall würden die Astronauten die Algenkultur kontinuierlich züchten.

* Zucker kann aus ungenießbaren Pflanzenteilen hergestellt werden. Die Zellulose in den Stängeln und Blättern von Pflanzen kann von Wiederkäuern, nicht aber vom Menschen abgebaut werden. Ein System könnte entwickelt werden, um die Zellulose in Zucker aufzuspalten, die der Mensch verdauen kann.

* Neue Pflanzensorten könnten mit kleineren Stielen, Wurzeln und anderen ungenießbaren Teilen entworfen werden, um die Pflanzen effizienter zu machen (weniger Nährstoffe würden von den nicht essbaren Teilen aufgenommen) und um Platz zu sparen. Ein Beispiel: Zwergweizen oder Weizen mit verkürztem Stiel.