"Dann müsste ich Sie bitten, sich das über Ihre Schuhe zu ziehen. Weil, wir achten hier natürlich sehr auf Hygiene."



Nicolas Leschke reicht der Besucherin ein paar blaue Überschuhe aus dünnem Plastik.



"Uns geht es darum, dass wir halt versuchen Bakterien rauszuhalten, weil wir komplett medikamentenfrei arbeiten wollen. Also hier sind noch nie Medikamente, Antibiotika oder sowas verwendet worden."

"Es geht um Kreislaufwirtschaft"

Nicolas Leschke ist Geschäftsführer der ECF-Farm. Die kleine Berliner Firma kombiniert die Aufzucht von Fisch und Gemüse –Aquaponik genannt. ECF steht für Ecofriendly – also ökofreundlich. Ökofreundlich deshalb, weil Aquaponik hier ohne Antibiotika oder Pestizide auskommt und auch den Dünger für das Gemüse selbst produziert. Aus den Ausscheidungen der Fische nämlich, erklärt Leschke:



"Es geht um Kreislaufwirtschaft. Das heißt, in der Aquaponik spart man sehr viel Wasser gegenüber der herkömmlichen Landwirtschaft, 90 Prozent wassereffektiver in dieser Kombination. Zu 70 Prozent des vom Menschen genutzten Süßwassers wird in der Landwirtschaft und der Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte verbraucht. Das ist eine ganze Menge. Das andere ist natürlich der CO2 Fußabdruck, wenn man so produziert – vielleicht auch in der Nähe eines Ballungsgebietes - hat man sehr kurze Transportwege, kurze Kühlketten."

Berliner Start-Up ECF Farmsystems GmbH (picture alliance / Tagesspiegel / Thilo Rückeis)

Moderne Kreislaufsysteme wie die Aquaponik können mit wenigen Ressourcen und auf engstem Raum mitten in der Stadt frische Lebensmittel für eine wachsende Weltbevölkerung produzieren. Es ist allerdings wichtig, dass keine Keime und Schaderreger in das Aquaponiksystem geraten, betont Nicolas Leschke:



"Hände waschen? Desinfizieren am besten! Das ist wie im Krankenhaus, genau."



Nicolas Leschke öffnet die weiße Sicherheitstür. Herzstück der Anlage sind dreizehn übermannshohe runde Becken mit schwarzer Außenwand – darin schwimmen die Fische, es handelt sich um Barsche. Die Becken sind über ein komplexes System aus Rohren und Schächten miteinander verbunden. Durch diese Rohre fließen Futter, Ausscheidungen oder gereinigtes Wasser an ihren jeweiligen Bestimmungsort:



"Das ist unsere Anlage. Wir gehen am besten auf den Bio-Filter. Da kann man am besten die Fische sehen."



Es geht eine kleine Treppe hinauf, von hier sind die silbrig-hellen Barsche in den Becken gut zu erkennen. Leschke öffnet einen langen schwarzen Kasten, durch den ein kräftiger Wasserstrom sprudelt.



"Das war jetzt gerade ein Spülprozess im Trommelsiebfilter. Und dieses jetzt vorgefilterte Wasser fließt dann in den sogenannten Bio-Filter. An der Oberfläche sitzen die Bakterien, die das Ammonium im Wasser umwandeln in Nitrat, also in den Pflanzendünger."

In der ECF Farm Berlin werden Fischaufzucht und Gemüseanbau miteinander kombiniert. (imago /Bernd Friedel)

Nach einer Behandlung mit UV-Strahlen zur Keimabtötung fließt dieses nitrathaltige Wasser ins Gewächshaus. Hier umspült die Nährlösung dann die Wurzeln der Pflanzen. Bei der ECF-Farm handelt es sich um Basilikum, das in Töpfchen auf den Pflanztischen steht und regelmäßig geflutet wird.

Möglichkeiten zur Steigerung der Nahrungsmittelproduktion

Laut der Welternährungsorganisation FAO muss die Nahrungsmittelproduktion bis zum Jahr 2050 deutlich gesteigert werden. Um wieviel Prozent ist allerdings umstritten – schließlich wachsen heute noch auf zwei Dritteln der weltweiten Ackerflächen Tierfutter und Biosprit.

(imago / Müller-Stauffenberg)IPCC: Gegenwärtige Landnutzung beschleunigt die Erderwärmung

Hitzewellen, Dürren und Starkniederschläge: Wenn der Klimawandel weiter voranschreitet, könnte es bald schwierig werden, die Menschheit mit Nahrungsmitteln zu versorgen.



Eine Umstellung des Speiseplans in den Industrie- und Schwellenländern, nämlich weniger Fleisch, mehr Gemüse und Hülsenfrüchte, könnte also einen Großteil der Probleme bereits lösen. Nichtsdestotrotz geht weltweit im rasanten Tempo Ackerland durch Klimawandel und Übernutzung verloren. Neue Techniken können helfen, die Welternährung zu sichern.

Durch Klimaveränderungen gehen weltweit landwirtschaftlich nutzbare Flächen verloren. (ARD / Linda Staude)

"Die Kernherausforderung ist ja hinlänglich bekannt: zwischen neun und zehn Milliarden Menschen im Jahr 2050, davon circa 75 Prozent in den Städten lebend; und 80 Prozent der Lebensmittel werden in Städten konsumiert werden", sagt Stephan Becker-Sonnenschein. Er ist Initiator der Fachveranstaltung Global Food Summit, die sich mit innovativer Nahrungsmittelproduktion befasst:



"Das ist eigentlich die große Herausforderung, nämlich wie bekomme ich diese Lebensmittel in die Städte? Und da zeigen sich eben Innovationen, dass man auch innerhalb von Städten mit modernen Technologien wie LED zum Beispiel Indoorfarmen aufbauen kann, die eine Versorgung innerhalb der Städte ermöglicht."

Bis zu 40 Prozent der Lebensmittelproduktion in den Städten

Eine Indoorfarm produziert innerhalb von Gebäuden, mit künstlichem Licht und auf dicht übereinander liegenden Pflanzetagen. Sie funktioniert unabhängig von natürlichen Gegebenheiten wie Bodenbeschaffenheit und Wetter. Trotzdem würden Ackerflächen außerhalb der Ballungszentren weiterhin gebraucht, zum Beispiel für Getreide und realistischer Weise wohl auch für Tierfutter. Aber ein guter Teil der menschlichen Nahrung könnte direkt in der Stadt erzeugt werden, sagt Becker-Sonnenschein, nämlich Gemüse, Salate und Fisch genauso wie Fleisch und Milch aus Bioreaktoren:



"Amsterdam hat ein riesiges Programm aufgelegt, wo sie mit Greenhouses oder zum Beispiel auch mit floating farms." Also mit schwimmenden Farmen.

"Bei Hochwasser unabhängig sein wollen, was die Milchversorgung betrifft in den Städten. Da sind 50 Kühe drin, da wird mit LED das Futter für die Kühe hergestellt. Dann sind das alles städtische Produktionsstätten, die natürlich innerhalb kurzer Zeit aufgebaut werden können. Man rechnet also mit ungefähr 30-40 Prozent, was man in Städten produzieren könnte. Und 40 Prozent einer Lebensmittelproduktion ist bei dem mehrere 100 Milliarden Euro-Markt natürlich schon eine riesige Summe."

In der niederländischen Floating Farm sollen insgesamt 40 Kühe untergebracht werden. (imago / Hans van Rhoon)

Bleibt der Geschmack auf der Strecke?

Schon heute lässt sich in manchen Supermärkten bewundern, wie das funktionieren kann. Hier wachsen Feldsalat, Rapunzel, Basilikum oder Pak Choi in Miniaturfarmen, die wie große Kühlregale aussehen. Obwohl sich die Pflanzen nur von einer Nährlösung ernähren, schmecken sie frisch und aromatisch. Nach demselben Prinzip, allerdings größtenteils unter freiem Himmel, wird gerade auch auf den Messehallen in Paris eine Dachfarm gebaut. Mit einer Fläche von zwei Fußballfeldern ist sie die größte in ganz Europa. Der Biologe und Spezialist für urbanen Gartenbau, Christian Ulrichs, hofft, dass sich auch Anhänger der Bioszene von den neuen Methoden überzeugen lassen:



"Wir verstehen jetzt, was die Pflanze braucht und wir produzieren erdelos. Ich glaube, dass wir in Zukunft nicht mehr so dogmatisch an viele Sachen herangehen müssen und sollten. Sondern dass wir durchaus organisch produzieren können, und das, obwohl es erdelos ist, dass wir neue Techniken integrieren und damit in der Lage sind einen Großteil der Weltbevölkerung zu ernähren."



Organisch deshalb, weil keine chemischen Pestizide und Düngemittel zum Einsatz kommen sollen. Und auch geschmacklich verspricht Ulrichs höchste Qualität, abgeguckt von der Situation im Freiland:



"Wenn ich an Kulturpflanzen denke, dann bekommen die mehr UV-Strahlung ab. Und dagegen wehren sich die Pflanzen. Und das ist das, was die Pflanze von draußen eigentlich dann oft geschmackvoller macht, weil sie dafür Schutzsubstanzen aufbaut, die man schmecken kann. So was kann man im Gewächshaus natürlich auch machen, da muss ich nur eine UV-Lampe dazu machen."

Wasser aus einem Fisch-Bassin wird als Dünger für Pflanzen benutzt. (imago images / Xinhua)

Interessant ist der moderne städtische Anbau auch deshalb, weil er Kreisläufe schließen und Müllprobleme lösen kann. Und zwar dann, wenn städtische Abfälle wie Speisereste und Biomüll als Futter für Fische, Insekten oder als Basis für die Pflanzennährlösungen dienen. Eine haushaltsbezogene Erfassung von Müllgebühren könnte dabei helfen, dass Müll besser getrennt und damit Bioabfall erst wirklich nutzbar wird.

Wasserversorgung könnte ganz anders aufgezogen werden

Tatsächlich stellen auch die menschlichen Ausscheidungen eine wichtige Ressource dar. Denn gerade Urin enthält Stickstoffverbindungen, Kalium und Phosphor, die Basis eines jeden Pflanzendüngers.



"Das ist auch unsere Vision für die Stadt der Zukunft, auch sich vorstellen, dass es eigentlich gar nicht mehr diese zentrale Kanalisation in dem Sinne gibt, sondern dass wir die vielleicht umbauen", sagt die Ingenieurin Grit Bürgow von der Technischen Universität Berlin, die im Fachbereich Städtebau und Siedlungswesen tätig ist.



"Dass wir eben tatsächlich, wenn wir neue Quartiere bauen, getrennte Wasserleitungen machen. Dann haben wir den Vorteil, dass wir über das Toilettenwasser unseren Dünger produzieren können, und über das restliche Abwasser, also das Grauwasser, unser Brauchwasser, also Betriebswasser, und damit Trinkwasser ersetzen."

Dünger aus Toilettenwasser gewinnen

Als Grauwasser bezeichnet man die Abwässer von Dusche und Küche. Nach einer Filterung kann dieses Wasser zum Beispiel für die Toilettenspülung, als Putzwasser oder zum Sprengen im Garten eingesetzt werden.



"Und ich denke, die nächste Herausforderung ist, dass in Zukunft in der Stadt auch Düngemittelproduktion stattfinden kann. Dass das Klärwerk sowohl Düngemittel produziert als auch in der städtischen Nachbarschaft dezentral direkt unser Betriebswasser zurückgewonnen wird."



Grit Bürgow forscht seit Jahren in einer Wohnanlage in Berlin-Kreuzberg, in der bereits 1987 anlässlich der Internationalen Bauausstellung doppelte Leitungen verlegt wurden. Im großzügigen Innenhof befand sich eine Pflanzenkläranlage mit Schilf, die heute als Verdunstungsfläche funktioniert. Mit dem gereinigten Grauwasser werden nicht nur die Toiletten in der Wohnanlage gespült, sondern auch ein Gewächshaus bewässert, in dem Bürgow mit ihren Studenten arbeitet. Es befindet sich mitten in der Schilfanlage. Tomaten, Gurken und Bohnen wurden hier auch schon mit sogenanntem Goldwasser gedüngt:



"Wir haben also ein Produkt, das heißt Goldwasser. Und das kommt tatsächlich ursprünglich aus dem Toilettenwasser. Das Ziel war eben, einen Dünger daraus zu gewinnen. Weil der Dünger wird heutzutage auch über mehrere 1000 Kilometer in die Stadt importiert und wird auch unter schwierigen Bedingungen abgebaut. Und natürlich sind die Ressourcen endlich. Also man denke an Phosphor. Die Aufbereitung von Kunstdünger ist sehr energieintensiv. Das Haber-Bosch Verfahren sozusagen generiert ja aus Luftstickstoff einen Kunstdünger, also ein Nitrat."



In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut Umsicht wurde das Goldwasser intensiv getestet, sagt Grit Bürgow. Sogar Medikamentenrückstände habe man erfolgreich herausfiltern können.



"Also wir haben über mehrere Testreihen zeigen können, dass dieses Goldwasser absolut sicher ist und allen hygienischen Anforderungen entspricht."



Als Pflanzendünger ist das Mittel damit aber noch lange nicht zugelassen. Aufwendige Genehmigungsverfahren und Hygienevorschriften stehen dem Gedanken der Kreislaufwirtschaft in der urbanen Nahrungsproduktion häufig im Weg. Dabei hat der internationale Klimarat IPCC erst im Sommer dringend angemahnt, dass die Landwirtschaft sich tiefgehend wandeln muss.

Aquaponik bezeichnet ein Verfahren, das Techniken der Aufzucht von Fischen in Aquakultur und der Kultivierung von Nutzpflanzen mittels Hydrokultur verbindet. (imago images / ZUMA Press)

Die neuen urbanen Technologien könnten zum Beispiel helfen, dass keine Wälder mehr gerodet werden. Der Klimarat empfiehlt allerdings auch, weniger Fleisch zu konsumieren. Reinhild Benning von der Umweltorganisation Germanwatch:



"Es sind nur zehn Prozent der Menschen, die im Wesentlichen die Ressourcen der Welt aufessen. Wir brauchen hier eine Senkung des Fleischkonsums. Und auch Laborfleisch kann nicht ersetzen, dass wir uns mehr vegetarisch ernähren müssen mit pflanzlichen Lebensmitteln."

Fleischkonsum senken, Ersatz schaffen

Die großen deutschen Fleischproduzenten haben den Schuss gehört: längst sind sie in den Markt mit vegetarischen und veganen Ersatzprodukten eingestiegen. Und sie investieren auch in Laborfleisch. Allen voran die PHW-Gruppe, in der die größten deutschen Geflügelzüchter organisiert sind. PHW hat den vegetarischen Beyond Meat Burger in die Supermärkte gebracht, dazu einen veganen Fischersatz und ein aus Mungbohnen gefertigtes Flüssigei. Aus dem Ei lässt sich Rührei und Pfannkuchen bereiten. Trotzdem schlachtet die PHW-Gruppe derzeit immer noch 4,5 Millionen Hähnchen pro Woche. PHW-Sprecher Markus Keitzer:



"Unser Ziel ist es, uns zukünftig verstärkt als Anbieter von hochwertigen Proteinprodukten zu positionieren. So sind wir zum Beispiel eine strategische Partnerschaft mit dem israelischen Unternehmen SuperMeat eingegangen, das Fleisch aus Zellkulturen entwickelt. Zukünftig könnte unsere Produktpalette durch ein In-vitro Fleischangebot ergänzt werden. Denn es gibt durchaus eine Zielgruppe, die sagt: Klasse, ich kann weiter Fleisch essen, aber dafür muss kein Tier sterben."

Veganes Fleischimitat: Pflanzliche Burger-Pattys der US-Firma Beyond Meat (picture alliance / AP Images / Steve Helber)

Das In-Vitro-Fleisch soll schon in wenigen Jahren auf dem Markt sein. Es wird aus Stammzellen des Muskelgewebes von Hühnern gewonnen. In Containern mit einer Nährlösung vermehren sich die Zellen, anschließend wachsen sie in einem Zuchtapparat zu Fleischfasern zusammen. Für Reinhild Benning von Germanwatch klingt das nicht wirklich nachhaltig:



"Auch im Labor wird man Rohstoffe brauchen, Eiweißprodukte die die Erzeugung von Fleisch ermöglichen. Kein Fleisch wird rein aus Luft erzeugt, sondern es braucht immer Eiweiß. Es braucht Energie, es braucht auch Kohlenhydrate, um Fleischprodukte in irgendeiner Form herzustellen."



Wie nachhaltig das Laborfleisch am Ende ist, bleibt abzuwarten. Denn zurzeit befindet es sich noch in der Entwicklung, sagt Markus Keitzer von der PHW-Gruppe:



"Unsere Strategie heißt 'Wachstum durch Vielfalt'. Unternehmen wie Beyond Meat stehen für die nächste Generation von hervorragenden pflanzlichen Protein-Produkten. Die herkömmliche Geflügelfleischproduktion im Stall wird aber unser Kerngeschäft bleiben."

Insekten fürs Federvieh

Aber auch in dieses Kerngeschäft ist Bewegung gekommen. PHW plant, bei der Fütterung der Hühner auf Sojaprodukte aus Übersee zu verzichten. Stattdessen soll das Federvieh künftig Insekten fressen. Ein Geschäftspartner in Kanada, der die Larven der Soldatenfliege auf pflanzlichen Nahrungsabfällen heranzüchtet, ist bereits gefunden. Bislang wartet die PHW-Gruppe aber noch auf die Zulassung durch die zuständige EU-Behörde. Auch in Deutschland werden bereits Insekten als Tierfutter gezüchtet. Heinrich Katz ist Mitbegründer der Firma Katzbiotech aus Brandenburg.



"Die schwarze Soldatenfliege, die hat einige Eigenschaften, die für uns hervorragend sind. Zunächst mal: das erwachsene Tier nimmt keine Nahrung mehr auf. Das bedeutet, das ist sehr einfach zu züchten. Man braucht keine Angst haben, dass Krankheiten übertragen werden, alle essentiellen Aminosäuren sind vorhanden."

Die Schwarze Soldatenfliege kann an Tiere verfüttert werden. (dpa / ZB / Patrick Pleul)

Aus weniger als zwei Kilo Futtermittel entwickelt die Soldatenfliege ein Kilo Lebendmasse. Diese Bilanz sei vergleichbar mit Hühnern, sagt Katz. Aber richtig Sinn macht die Insektenproduktion erst dann, wenn die Tiere mit Lebensmittelabfällen gefüttert und keine zusätzlichen Ressourcen und Ackerflächen verbraucht werden.



"Also in der Natur hat die Larve die Aufgabe, alle Stoffe, die verrotten, die übrig sind, umzusetzen in Protein und für höhere Tiere zur Verfügung zu stellen. Und das machen wir uns zunutze. Also wir können alle Bestandteile vom Altbrot zum Beispiel verwenden, also Rückläufer aus Bäckereien oder Supermärkten. Theoretisch könnten wir auch Abfallstoffe verwenden, und außerhalb Europas wird das gemacht. Ist leider in Europa nicht zugelassen. Deswegen machen wir das auch nicht. Aber dann hätten wir einen richtigen Vorteil, wenn wir zum Beispiel Speisereste, wenn wir die nehmen dürften, da würden wir Geld dafür bekommen, dass wir die zu hochwertigen Proteinen umsetzen."

Weggeworfene Lebensmittel besser nutzen

Gleichzeitig würde das die Lebensmittelverschwendung vermindern. In Europa regeln zahlreiche Gesetze, was Nutztiere fressen dürfen und was nicht. Häufig verhindern diese Gesetze, dass Bioabfälle zurück in den Kreislauf gelangen und kommerziell genutzt werden. Seit 2006 ist es zum Beispiel verboten, Schweine mit Speiseabfällen zu füttern.



"Hintergrund ist die BSE-Krise von 2000. Da steht eben drin, dass verarbeitete tierische Proteine nicht an Nutztiere verfüttert werden dürfen."



Dabei sind bestimmte Insektenprodukte – zum Beispiel Heuschrecken und Mehlwürmer - sogar für die menschliche Ernährung zugelassen. Man kann sie zu atemberaubenden Preisen im Internet bestellen. Inzwischen dürfen Insekten wie die Soldatenfliege bereits an Fische und Hunde verfüttert werden, eine Zulassung für Geflügel könnte bis Ende dieses Jahres folgen.

Heinrich Katz, Geschäftsführer und Inhaber der Firma Hermetia Deutschland GmbH & Co. KG in Baruth (Brandenburg) vor Behältern mit winzigen Fliegenlarven der Art "Schwarze Soldatenfliege" (dpa-Zentralbild)

Heinrich Katz blickt daher optimistisch in die Zukunft. Auf dem Tisch vor ihm stehen drei durchsichtige Plastikschächtelchen. In der ersten befindet sich ein bräunliches Mehl, in der zweiten lagern getrocknete Fliegenkörper.



"Zunächst mal haben wir hier das Restsubstrat, das hochwertiger Dünger ist. Wir sagen Insektfraas dazu. Also, ist nicht Kot in unserem Sinne, aber so könnte man es umgangssprachlich bezeichnen."

Ziel ist es, keinen Abfall mehr zu produzieren

Insekten sollen auch im Projekt "Cubes Circle" zum Einsatz kommen. Cubes Circle ist ein Gemeinschaftsprojekt mehrerer deutscher Universitäten und dem Julius Kühn-Institut. Es wird vom Bundesforschungsministerium gefördert. Der Biologe Christian Ulrichs von der Humboldt-Universität Berlin ist der Projektkoordinator:



"Wir machen das so, dass wir in unterschiedlich skalierbaren Produktionseinheiten über mehrere Trophieebenen, also Ernährungsebenen, verschiedene Produkte herstellen. Und das sind in unserem Fall zunächst einmal Insekten, Fische und Pflanzen. Das heißt, wir fahren ganz viele Regelkreisläufe hier, die man in der Natur eben auch so kennt. Die Pflanzenreste werden an Insekten verfüttert, die Insektenreste können dann an die Fische verfüttert werden. Das Fischwasser kann dann wieder genutzt werden, um die Pflanzen zu düngen. Und so geben wir eben Substanzen von einem Container in den anderen und versuchen so effizient mit den eingesetzten Ressourcen umzugehen wie möglich."



In den stapelbaren Containern des Cubes Circles sollen dann überhaupt keine Abfälle mehr entstehen. Christian Ulrichs führt in einen leeren Kellerraum. An den Wänden ringsum stehen große Schränke mit Metalltüren, die wie Gefriertruhen aussehen:



"Sie sehen hier einen ganz normalen Klimaschrank. Der hilft mir bei der Klimasteuerung. Außen hängt ein PC, mit dem ich das steuern kann, und hier drin ist eine gasdichte Küvette."



Die Küvette ist ein Kasten aus Plexiglas. Im Moment ist er leer.



"Und in dieser Küvette kann ich Pflanzen produzieren. Und ich weiß genau zu welchem Zeitpunkt, zu welchem Pflanzenstadium produziert die Pflanze mir wie viel CO2, wie viel Licht benötigt sie, wie viel Wasser benötigt sie, etc."



In diesem Zauberkasten knacken Ulrichs und sein Team die letzten Geheimnisse des Pflanzenwachstums. Und das soll eines Tages eine Nahrungsproduktion in der Stadt ermöglichen, die kaum CO2 produziert, wenig Wasser braucht und weder auf ackerbares Land noch auf Pestizide angewiesen ist. Weil die Steuerungsmechanismen der Natur hier auf einen Computer ausgelagert sind, muss das System aber vor Hackerangriffen und Netzabstürzen perfekt geschützt werden.