Wie fit sind unsere Food Chain Systeme?

Die Deckung des Bedarfs an Lebensmitteln und Getränken für eine wachsende Weltbevölkerung ist ein zentrales Anliegen der globalen Ernährungswirtschaft. Dabei muss sie sich den Anforderungen des Klimawandels und der Gesellschaft stellen. Auf der Anuga FoodTec dreht sich vom 19. bis 22. März 2024 im Rahmen des Leitthemas Responsibility alles um die Herausforderung, wie die Branche die Zukunft der Produktion ausrichten muss, um die Versorgungssicherheit gewährleisten zu können. Dabei geht es auch um Resilienz. Spätestens seit der Pandemie ist sie jedem Produzenten ein Begriff. Als wirtschaftlich resilient gelten vor allem Unternehmen, die sich stets an interne und externe Veränderungen und Störungen in komplexen, sich schnell wandelnden Wertschöpfungsnetzwerken anpassen können, und die auch unter veränderten Rahmenbedingungen sichere und qualitativ hochwertige Produkte liefern. Um die Grundversorgung zu gewährleisten, sind resiliente Ernährungssysteme essenziell. Dabei ist nicht nur die Lieferung der Lebensmittel wichtig. Entscheidend ist vor allem, dass gesundheitlich unbedenkliche Erzeugnisse bei den Verbrauchern ankommen. Aufgrund aktueller Krisen und Ressourcenknappheit besteht branchenübergreifend großer Handlungsdruck, die Resilienz der Lebensmittelproduktion zu stärken – so das Ergebnis aus den Umfragen und Gesprächen mit Fachverbänden und Unternehmen der Ernährungswirtschaft, die das Forschungsteam der Fraunhofer-Initiative ReSearchL geführt hat.

„Die Weichen entlang der Wertschöpfungskette müssen in der Ernährungswirtschaft neu gestellt werden“, sagt Prof. Dr. Andrea Büttner. Nur dann lasse sich die Versorgung mit qualitativ hochwertigen Lebensmitteln auch in Zukunft, und nicht nur in Krisenzeiten, sicherstellen. Büttner, die als geschäftsführende Institutsleiterin vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV die Federführung beim ReSearchL-Projekt innehat, untersuchte zusammen mit anderen Fraunhofer-Instituten, welche Strategien in der Prozesskette greifen müssen, um die Auswirkungen von Störszenarien zu minimieren. Dazu haben die Forschenden eine Pflanzenölmühle als Beispiel herangezogen. Zum Hintergrund: Der mitteleuropäische Pflanzenölmarkt ist geprägt von großen Ölmühlen mit einem Durchsatz von einer Million Tonnen pro Jahr, die fast ausschließlich Raps oder Sonnenblumen verarbeiten. Durch diese fehlende Rohstoffdiversität, die großen Produktionsanlagen, den geringen Wert der heimischen Futtermittelschrote und die daraus resultierende Abhängigkeit von Transporten aus Osteuropa, Asien und Südamerika ist das System anfällig gegenüber Ernteausfällen, Pflanzenkrankheiten und vielem mehr. Es zeigt die hochkomplexe Vernetzung des weltweiten Lebensmittelsystems, das sowohl auf lokal als auch auf global stark verzweigte Lieferantennetzwerke und Lieferketten zurückgreift. Eine stärkere Regionalisierung kann die Resilienz der Produktion dagegen deutlich steigern. Zu diesem Schluss kommen die ResearchL-Forschenden zumindest im Falle der Öhlmühlen. Etwa wenn diese bei Lieferschwierigkeiten von Raps und Sonnenblumenkernen auf andere Ölsaaten umschwenken.

Ein weiteres Modell im Visier der Fraunhofer-Initiative ist das Vertical-Farming. Bei dieser Form der Landwirtschaft, werden Pflanzen in Innenräumen unter kontrollierten Bedingungen kultiviert. Mit modernster Automatisierungstechnik ausgestattet, kann ein solcher Indoor-Anbau Pflanzen unterschiedlicher Art kontinuierlich sowie unabhängig von Wetter, Tages- und Jahreszeit bereitstellen. So erweitert er die Möglichkeiten des Nutzpflanzenanbaus und bringt die Lebensmittelproduktion in dicht besiedelte urbane Gebiete – und das mit weniger Wasser und Dünger als bei konventionellem Feldanbau. Anlagen für das Vertical Farming gelten durch ihre modulare und geschlossene Bauweise als resilienter gegenüber Umwelteinflüssen. Jedoch ist dieser kontrollierte Produktionsansatz aufgrund der kontinuierlich zu gewährleistenden Indoor-Rahmenbedingungen anfällig gegenüber technischen und bedingt auch gegenüber biologischen Störungen. Aus diesem Grund untersuchte das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT im Rahmen von ReSearchL relevante Störfalle bei einer exemplarischen Basilikumproduktion. Für ihre Untersuchungen nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Vertical-Farming-Anlage Orbiplant. Hier induzierten sie technische und pflanzenspezifische Störfälle, die durch geeignete Sensorik und Echtzeiterfassung der Anlagendaten eindeutig detektiert werden konnten.

Dieser von den Fraunhofer-Instituten verfolgte Resilienz-Ansatz geht über ein einfaches Monitoring mit Fehlerbenachrichtigung hinaus und soll künftig einen wichtigen Beitrag zur Sicherung der Versorgung mit qualitativ hochwertigen Lebensmitteln leisten. Ein weiterer Vorteil ist die volle Automatisierung und Skalierbarkeit des Anbauprozesses. Anzuchtbedingungen wie Licht oder Nährstoffe und letztlich sogar der Geschmack der Ernteprodukte können dadurch verbessert und die Produktivität gesteigert werden. Überdies lässt sich die Vertical Farming-Technologie direkt mit weiterverarbeitenden Industriezweigen koppeln, was eine komplette Wertschöpfung vom Anbau bis zum fertigen Lebensmittel ermöglicht. Ein Zukunftsmodell mit dem sich Jan Bredack bereits befasst. Der Gründer und CEO der Veganz Group arbeitet gemeinsam mit dem Fraunhofer IME an neuen Anbausystemen und Prozessen, um etwa Erbsen als Proteinquellen ganzjährig, klimaunabhängig und dadurch mit hoher Effizienz sowie Resilienz anzubauen und für die Herstellung von Fleischalternativen verfügbar zu machen. Nach dem erfolgreichen Start des gemeinsamen Projekts hat sich Veganz im Juni 2023 Rechte an der Vertical Farming-Plattformtechnologie Orbiplant zum Anbau von Lebensmittelpflanzen als Alleinlizenz gesichert. „Vertical Farming wird bis dato schwerpunktmäßig für den Anbau von Salat und Kräutern zur regionalen Belieferung von Einzelhandel und Großhandelsgeschäften genutzt. Mit unserem Ansatz der direkten industriellen Verwertung der Anbauprodukte schaffen wir nicht nur die Grundlage für ein profitables Geschäftsmodell, wir erreichen durch den Anbau und die Produktion von pflanzlichen Grundnahrungsmitteln unabhängig der Bedingungen überall auf der Welt eine lokale Ernährungssicherheit zur Grundversorgung der Bevölkerung mit gesunden, pflanzlichen Proteinen und Kohlenhydraten“, so Bredack.