Wie kann die Erde dereinst zehn Milliarden Bewohnerinnen und Bewohner ernähren? Womit sollen wir in Zukunft unsere Fahrzeuge antreiben? Verschiedene Wissenschaften haben auf diese drängenden Fragen der Menschheit eine einfache Antwort gefunden: mit Algen. Neue Erkenntnisse über die glitschigen Dinger vom Meeresgrund.

von John Micelli

Seit 2007 ernennen die Algenkundlerinnen und Algenkundler der Sektion Phykologie der Deutschen Botanischen Gesellschaft eines ihres Forschungsobjekte zur «Alge des Jahres». 2019 fällt diese Ehre Chlamydomonas nivalis – der Schneealge – zu , einem mikroskopisch kleinen Gewächs, dem Polarforscher John Ross auf der Suche nach der Nordwestpassage – dem See – weg, der nördlich des amerikanischen Kontinents den Atlantischen und den Pazifischen Ozean verbindet – vor rund 200 Jahren erstmals begegnete: «Am 16. August 1818 verliess Kapitän John Ross die Prince Regent’s Bay, umrundete Kap York und setzte seine Reise zwischen zahlreichen Eisbergen entlang der Küste fort», berichtete das Edinburgh Philosophical Journal–eine wissenschaftliche Zeitschrift , die heute noch publiziert wird – in ihrem ersten Band. Nördlich des Kaps sollen die Seefahrer nicht schlecht gestaunt haben, als sie auf Klippen karminroten Schnee entdeckten.
Schiffsarzt William Wollaston unter – suchte das Phänomen unter dem Mikroskop und kam zu der Überzeugung, dass es sich um organisches Material handeln müsse: «Die rote Materie selbst besteht aus winzigen Kügelchen, deren Inhalt ölig ist und nicht in Wasser löslich», zitierte das Journal Wollaston 1819. Thomas Leya, Arbeitsgruppenleiter Extremophilenforschung am Fraunhofer Institut in Potsdam, fasst 2019 den heutigen Forschungsstand zusammen: «Bislang hat noch kein Wissenschaftler diesen zu den Grünalgen zählenden Organismus im Labor kultivieren können.» Warum sich seine Zunft für Chlamydo – monas nivalis interessiert? «Wir erhoffen uns Erkenntnisse über kälteaktive Enzyme , die sich zum Beispiel für medizinische und diagnostische Zwecke oder in der Lebensmittelprozesstechnik sowie in Kosmetika einsetzen lassen.» Denn auch 200 Jahre nach ihrer Entdeckung gibt die Rotalge noch Rätsel auf – unbekannt ist beispielsweise, wie sie sich verbreitet . Auch ihre genaue verwandtschaftliche Stellung innerhalb der Algen ist noch ungeklärt.

Pack die Alge in den Tank

Unter die Bezeichnung «Alge» nämlich fallen über 10 0 000 Arten in allen möglichen Grössen, Formen und Farben. Sie leben in Meeren, Seen, Flüssen, in Salz und in Süsswasser, auf feuchten Oberflächen und Böden. Sind sie mikroskopisch klein wie die Chlamydomonas nivalis, werden sie Mikroalgen genannt. Makroalgen, wie beispielsweise die Seetange, bilden ausgedehnte Unterwasserwälder, werden bis zu 60 Meter lang und bestehen aus Wurzeln, Stängeln und Blättern. Algen betreiben Fotosynthese und haben in ihrer einfachsten Form als fotosynthetisch aktive Cyanobakterien, genannt Blaualgen – vor Jahrmillionen damit begonnen, unsere Atmosphäre mit Sauerstoff anzureichern. Auch heute noch steuern sie einen signifikanten Teil des Sauerstoffs zu unserer Atemluft bei und binden rund die Hälfte des weltweit von Lebewesen gespeicherten Kohlendioxids – sie spielen also eine zentrale Rolle für das Leben und das Klima auf der Erde. Diese Rolle soll nun noch mehr Gewicht erhalten: An der Technischen Universität München haben die Forscher Algenarten aus der ganzen Welt zusammengetragen–eine von ihnen soll in nicht allzu ferner Zukunft einen Ersatz für den Flugzeugtreibstoff Kerosin liefern.
Auf dem Werkgelände des japanischen, zur Isuzu-Gruppe gehörenden Automobilzulieferers Den so fährt seit 2014 ein mit Biodiesel aus Algen angetriebener Shuttle-Bus die Arbeiter auf dem weitläufigen Gelände an ihre Werkplätze. Die industrielle Produktion des Deusel genannten Kraftstoffes wurde von Isuzu ursprünglich für 2018 angekündigt, scheint sich vorerst aber verzögert zu haben. Ebenfalls 2014 erreichte die gemeinsame Forschung des Paul-Scherrer Instituts in Villigen, der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, der ETH Lausanne und der Hochschule für Technik Rapperswil einen Meilenstein, als es gelang, mittels hydrothermaler Methanierung von wässriger Biomasse die technische Machbarkeit der Methanherstellung aus Mikroalgen zu demonstrieren.
Neben der Produktion von Energie und Kraftstoffen sollen Algen in Zukunft aber auch Schadstoffe wie Ammoniak aus Exkrementen von Nutztieren filtern und so Umweltschäden beispielsweise aus der Rinderzucht minimieren – spanische Wissenschaftler des baskischen Instituts für landwirtschaftliche Forschung und Entwicklung befassen sich damit – oder im Strassenbau im grossen Stil das aus Erdöl gewonnene Bitumen ersetzen, wie es französischen Forschern der Universität Nantes im Kleinen bereits gelungen ist.

Zu Wasser und in der Luft

Als wichtigste zukünftige Aufgabe der Algen aber sehen Forscher ihren Beitrag zur globalen Nahrungssicherheit: Ein Erwachsener benötigt 60 bis 80 Gramm hochwertiges Eiweiss pro Tag. Von den jährlich von der Landwirtschaft weltweit produzierten 525 Millionen Tonnen Protein gelangen allerdings nur 40 Prozent zum Menschen. Der Rest geht wegen unsachgemässer Lagerung verloren, wird von Konsumenten weggeworfen – oder an Nutztiere verfüttert.
Die Produktion von Fleisch hat sich weltweit in den vergangenen 50 Jahren auf rund 300 Millionen Tonnen vervierfacht. Jede Schweizerin und jeder Schweizer hat im Jahr 2016 im Schnitt 50 Kilogramm Fleisch gegessen. Zwar geht hierzulande der Konsum über die Zeit betrachtet langsam zurück. Eine eigentliche Explosion des Fleischkonsums aber wird in den Schwellenländern erwartet – diese Entwicklung dürfte die Produktionskapazitäten der Erde überfordern. Gewisse Algenarten hingegen bestehen bis zur Hälfte aus Proteinen, sie brauchen kein oder nur wenig Land zur Kultivierung und machen so keinem anderen landwirtschaftlichen Produkt den Platz streitig. Allerdings ist die industrielle Zucht von Algen zurzeit noch aufwendig und teuer. Diesem Problem will die ETH Zürich zu Leibe rücken. Der Faszination der Meerespflanzen war bereits der ETH-Biologie-Professor Carl Eduard Cramer erlegen, der 1856 von einer Forschungsreise auf Sizilien Proben der fluoreszierenden Rytiphlea tinctoria in das Zürcher Herbarium gebracht hatte: «Der Fluorescenzkegel hat ganz die Farbe und Glanz der Flügeldecken eines Goldkäfers», notierte Cramer damals. Für Alexander Mathys, ETH- Assistenzprofessor für Nachhaltige Lebensmittelverarbeitung, steht heute nicht mehr das Aussehen, sondern die Ökobilanz der Algen im Zentrum. Diese berücksichtige natürlich in erster Linie Umweltaspekte: «Sie nimmt aber auch soziale und ökonomische Aspekte auf», erklärt Mathys und dämpft überhöhte Erwartungen: «Wir haben noch einen langen Weg zu gehen.»
Ein Forschungsprojekt aber will besonders hoch hinaus. Im November dieses Jahres wird eine Algenversuchsanlage der ETH-Forschungspartner an der Universität Stuttgart zur ISS-Raumstation fliegen, um zu prüfen, ob Algen auch im Weltraum wachsen. «Es wäre bei zukünftigen Weltraumprojekten sinnvoller, die Lebensmittel vor Ort zu produzieren, als sie mitnehmen zu müssen», begründet Mathys die ambitionierte Forschung.

Nicht super, aber gut

Sich mit Algen oder Algenbestandteilen zu ernähren, hat allerdings nichts Ausserirdisches – getarnt als «E 407» ist der Algenbestandteil Carrageen nämlich längst in vielen Fertigprodukten enthalten. Carrageen wird von der Lebensmittelindustrie als Gelier- und Verdickungsmittel eingesetzt und ist in Saucen, Light-Produkten, Fleischwaren, Desserts, Konfitüren, Babynahrung, Milchprodukten und Glacen zu finden. Zudem ist Carrageen für die Verwendung in Kosmetika zugelassen. Nahrungsergänzungsmittel aus der Blaualgenart Spirulina oder aus der Süsswasseralge Chlorella erfreuen sich seit einiger Zeit steigender Beliebtheit, vor allem unter Vegetariern und Veganern, um einer sogenannten Hypovitaminose – einem Mangel an Vitamin B12 – vorzubeugen. Bestandteilen von Mikroalgen würden antioxidative, immunmodulative, blutdrucksenkende, krebshemmende, blutbildende und gerinnungshemmende Aktivitäten zugeschrieben, führt Assistenzprofessor Mathys in der Projektbeschreibung der ETH aus – allerdings sei Forschung zu diesem Thema noch rar und die Erkenntnisse über potenzielle gesundheitliche Vorteile deshalb nicht eindeutig.
Gesichert ist, dass Algen viel Kalzium, Jod und Omega-3-Fettsäuren enthalten. Aber von einem Superfood zu sprechen, hält Steffi Schlüchter, wissenschaftliche Mitarbeiterin beim Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen, für übertrieben: «Algen sind sicher nicht ungesund, aber pauschalisieren lassen sich Lebensmittel nicht.»

Den Mutigen gehört die Welt

Wer aber gelegentlich gerne an fremden Kochtöpfen schnuppert, wird sich vom fehlenden Prädikat «super» nicht abhalten lassen. In Südostasien werden Algen seit Jahrhunderten gegessen – zurzeit rund neun Millionen Tonnen jährlich. Wichtigste Anbaugebiete sind China, Indonesien und die Philippinen, aber auch in Japan ist der Anbau von Purpur-Seetangen, die für die Herstellung von Sushi benötigt werden, ein bedeutender Wirtschaftszweig. In der französischen Bretagne gewinnt dank der gestiegenen Nachfrage das alte Metier des «Goémoniers» – des Algenfischers – wieder an Bedeutung, das im Lauf des 20. Jahrhunderts fast ausgestorben wäre. Mittlerweile werden jedoch an der Küste vor Finistère wieder jährlich 350 Tonnen wilde Algen von Hand geerntet und frisch als «Algensalat» und «Meeresbohnen» auch in die Schweiz geliefert. Genauso besinnen sich die Iren alter Ernährungsgewohnheiten. Auf ihrer Insel mit knapp 1500 Kilometer Küstenlinie ist der Verzehr von Algen seit dem Mittelalter verbrieft. Nördlich von Belfast und im Westen der Republik Irland werden von jungen Start-ups schonend verschiedene wilde Seetang-Arten geerntet, getrocknet und online in die ganze Welt verkauft. «Wir sind noch weit davon entfernt, Japan einzuholen», erklärt Gus Heath, Algenzüchter und Gründer der Dolphin Sea Vegetable Company, «aber die Nachfrage nach unseren Produkten ist unglaublich und wächst beständig.»