Clean Meat oder doch eher dirty? Ist Fleisch aus dem Labor wirklich die Lösung?

Im ersten Moment mag es sich vielversprechend anhören – anstelle einer ganzen Kuh wird nur ein Stück Fleisch produziert. Man verzichtet also auf all die negativen Auswirkungen der herkömmlichen Fleischproduktion auf das Klima. Aber je tiefer man in das Thema eintaucht, desto mehr Fragen, Unwägbarkeiten und Probleme treten zutage.

Wie funktioniert das Herstellen von künstlichem Fleisch eigentlich?

Um zu verstehen, wovon wir im nachfolgenden Beitrag sprechen, stellen wir zunächst einmal die Produktion von Laborfleisch und die herkömmliche Fleischproduktion mit einer Kuh in einigen Aspekten direkt nebeneinander:

In Singapur konnten Endverbraucher übrigens bereits künstlich hergestellte Chicken-Nuggets kaufen. Bei dem Preis jedoch war dies sicher nur einem kleinen Kreis von Menschen möglich. Ein einziges Nugget kostete nämlich 50 US$. Zum Vergleich: Das entspricht den Kosten von 1’500 herkömmlich hergestellten Nuggets. 

Ist das weitestgehend echtes Fleisch, was da aus so einem Bioreaktor kommt?

Eigentlich ja … eigentlich? Am Ende des Produktionsprozesses in einem Bioreaktor kommt eine Masse (genannt «beef slurry») heraus. Diese besteht aus Fleischbestandteilen, die in Flüssigkeit schwimmen. Nun wird diese Masse genommen und mit anderen Zutaten wie Gewürzen, Getreide etc. vermischt und aktuell zumeist zu Nuggets oder Burger Paddies weiterverarbeitet. 

Ein Steak hingegen ist ein komplexes Gebilde aus einer Vielzahl verschiedener Zellen wie Muskelzellen, Fettzellen, Blutgefässen und Bindegewebe. Da ein Bioreaktor jedoch nur eine Art von Zellen zur gleichen Zeit wachsen lassen kann, wird es echtes Steak vermutlich so schnell nicht geben. 

Hinzu kommt noch ein ganz anderer Aspekt: Das Fleisch wird durch viele andere Aspekte erst zu dem schmackhaften Fleisch, das wir gerne essen. Es enthält Geschmacksstoffe aus dem Futter und viele Vitamine und Nährstoffe aus der Nahrung der Kuh. Um so etwas Ähnliches auch bei einem Bioreaktor zu erreichen, müsste man an einem Punkt der Herstellung all diese Stoffe zufügen. 

Um den Verbraucher am Ende dazu zu bringen, das im Bioreaktor gewachsene Fleisch gleichermassen zu akzeptieren, wird es vieler Anstrengungen und Millionen an Werbebudget benötigen. Ob den Versprechungen der Industrie dann noch Glauben geschenkt wird, ist fraglich, da bereits heute unzählige falsche Versprechungen gemacht wurden. 

Biologische Grenzen und Gesetze lassen sich nicht überlisten

Bei der Herstellung von Fleisch in einem Bioreaktor müssen biologischen Grenzen und Gesetze beachtet werden. Diese scheinen aktuell ein viel grösseres Problem darzustellen als physikalische:

1. Der Zellverband in einem Lebewesen existiert zwar, aber es gibt zum Beispiel keine 3 Meter grossen Menschen oder 20 kg schwere Mäuse. Eine Kultivierung ist also begrenzt.
2. Man könnte durchaus grössere Tiere züchten, jedoch haben diese dann einen verlangsamten Stoffwechsel. Analog würden auch die Zellverbände in den Bioreaktoren langsamer wachsen.
3. Man kann Fleisch in einem Bioreaktor züchten, jedoch zumindest heute noch nicht kosten- und ressourceneffizient. Dafür sind die Herausforderungen einfach zu gross. Insbesondere der Aspekt, genau die richtige Menge an Sauerstoff zu jeder einzelnen Zelle zu bringen.
4. Gleichzeitig müssen auch die vielen Abfallprodukte des Zellwachstums (CO₂, Ammoniak etc.) gleichermassen abtransportiert werden. Der Prozess, der dafür notwendig ist, die Perfusion, ist noch einmal sehr kostenintensiv. Hinzukommt, dass die Zellen absterben, wenn die Konzentration der Abfallprodukte zu hoch ist. Es wäre so, als würden unsere Zellen in unserem eigenen Urin schwimmen. Riesige Reaktoren, wenngleich man sie bauen könnte, wären dann vollkommen sinnlos. 

Allein die Flüssigkeit, in der die Zellen wachsen, ist eine Wissenschaft für sich

Die Flüssigkeit in dem Bioreaktor, die aus gereinigtem Wasser, Wachstumsfaktoren, gereinigten Aminosäuren, Salzen und Traubenzucker besteht, ist nicht nur besonders teuer, sondern auch um ein Vielfaches weniger effizient als unser Blut.

In der Natur wird Sauerstoff und Nährstoffe über die Blutbahn zu jeder einzelnen Zelle transportiert. Hier die beeindruckenden Zahlen: Ein ausgewachsener Mensch verfügt über rund 75 Billionen Zellen. Über etwa 100.000 Kilometer (das ist 2,5-mal um die Erde) Blutbahnen wird der Körper mit allen wichtigen Stoffen versorgt und gleichzeitig gefährliches Kohlendioxid und andere Stoffe abtransportiert. 

In dem Bioreaktor schwimmen die Zellen in der Flüssigkeit und werden aus Düsen mit Sauerstoff etc. versorgt. Ein riesiger Quirl sorgt für die weitestgehende Vermischung aller Stoffe. Dabei kann die Flüssigkeit jedoch nur maximal ein Fünfundvierzigstel dessen an Sauerstoff aufnehmen, was menschliches Blut kann. Bei Kühen verhält sich das durchaus analog. 

Nicht nur wegen dieser Flüssigkeit, sondern auch wegen vieler anderer Faktoren schrieb Dr. Alice Klein in der Zeitschrift «New Scientist», dass Laborfleisch vielleicht sogar bis zu 25-mal schlimmer für die Umwelt sein könnte als herkömmliches Fleisch. 

Das Problem mit der Perfusion

Ein weiterer Grund, warum Laborfleisch so teuer ist, ist der Prozess der Perfusion. Bei diesem Vorgang geht es im Prinzip um die Reinigung der Flüssigkeit von den entstandenen Stoffen wie CO₂ und Ammoniak. Ein Prozess, der in der Natur perfekt von Leber und Nieren erledigt wird. Das Medium, das für diese Reinigung eingesetzt wird, ist ganz besonders teuer, da sehr aufwendig herzustellen. Hinzukommt, dass es eine riesige Menge an  Ressourcen bei der Herstellung verbraucht. Allein dieser Fakt macht Laborfleisch auf absehbare Zeit äusserst umweltschädlich. 

Immer wieder proklamieren Laborfleischfirmen, dass sie einen günstigeren Weg gefunden haben. Dies ist dann bei genauerer Betrachtung jedoch nicht der Fall. Hier ein Beispiel: Eine Firma behauptete, die Perfusion revolutioniert zu haben und ihr Laborfleisch dadurch zukünftig deutlich günstiger anbieten zu können. Allerdings beruhte diese Behauptung auf einem Versuch mit einem Zweiliter–Tank. Bis man diese Erkenntnisse auf grosse Massstäbe übertragen kann, vergehen daher sicherlich viele Jahre. 

Die Kosten der Produktion müssten auf ein Tausendstel gesenkt werden

Stellen Sie sich einmal vor: Sie gehen zu Ihrem Chef und berichten von einer neuen Idee zur Herstellung eines neuen Produktes. Sie haben auch bereits einen Prototyp erstellt. Das einzige Problem sei nun, die Kosten auf ein Tausendstel zu senken, um es konkurrenzfähig zu machen. Denken Sie, Ihr Chef wird sie ermutigen, das Produkt weiterzuentwickeln oder sie eher aus dem Büro werfen?

Um den Preis für Laborfleisch in eine konkurrenzfähige Grössenordnung zu bringen, müssten die Kosten also auf ein Tausendstel der aktuellen Kosten sinken. Selbst die besten Wirtschaftslenker der Geschichte würden damit sicher arge Schwierigkeiten haben. 

Das Hauptargument der neuen Branche: Es verhindert, dass die herkömmliche Fleisch-Produktion unseren Planeten zerstören

Sogar der amerikanische Präsident Biden unterschrieb eine «Executive Order», um Lab Meat und seine Entwicklung zu fördern. Auch bekannte Journalisten verfolgten ähnliche Aufrufe und forderten die Menschen auf, den Planeten zu schützen, indem sie Laborfleisch essen. Viele forderten die Regierung auf, Subventionen für die Branche zu gewähren. 

Ein Doktorand schrieb hingegen in seiner Dissertation, dass es bisher keine fundierten wissenschaftlichen Erkenntnisse darüber gibt, dass Laborfleisch wirklich besser für die Umwelt ist. Aber was stimmt denn nun?

Hier nur ein kleiner Punkt zum Nachdenken: Die Bioreaktoren müssen eine konstante Temperatur von 37 °C haben. Natürlich strahlen sie diese Temperatur in die Fabrik ab, die dann wiederum gekühlt werden muss. Versorgt man die Klimaanlagen nicht ausschliesslich mit regenerativen Energien, sieht es mit der Umweltbilanz bereits schlecht aus. 

3 Milliarden Dollar Investitionen sind bereits in Labor-Fleisch-Unternehmen geflossen

Zumindest die Investoren scheinen sich eine Menge von dem neuen, im Labor gezüchteten Fleisch zu versprechen, sonst hätten sie kaum die unglaubliche Summe von etwa 3 Milliarden US-Dollar in diese neue Branche investiert. Ob nun alle wirklich an die positiven Auswirkungen auf das Klima glauben oder doch nur an eine Vermehrung Ihres Vermögens denken, sei einmal dahingestellt. 

Übrigens: Eine Fabrik zur Herstellung von etwa 22 Millionen Pfund (etwa 9.000 Tonnen) Laborfleisch würde im Bau irgendwo zwischen 450 Millionen und 5 Milliarden Dollar kosten. Allein in den USA werden pro Jahr rund 100 Milliarden Pfund (ca. 43 Millionen Tonnen) Fleisch konsumiert. Eine Fabrik könnte demnach etwa 0,22 % des Bedarfs decken. 

Um indessen 0,05 % der jährlichen, weltweiten CO₂-Emissionen zu reduzieren, müssten insgesamt nur für den Bau der Fabriken (ohne deren Unterhalt und die Betriebskosten zu berücksichtigen) Investitionen in Höhe von rund 1 Billion Dollar (das ist eine 1 mit 12 Nullen) getätigt werden.  

Beispiele von Firmen, die es versucht haben oder immer noch versuchen

Ein sehr prominentes Beispiel ist die Firma Zymergen. Mitte 2021 konnte sie 1 Milliarde Dollar bei Investoren einsammeln und ging an die Börse. Ihr umtriebiger Vorstand machte die tollsten Versprechungen, was ihre Produkte aus dem Bioreaktor alles können und dass diese sehr bald verfügbar sind. Nur vier Monate später musste er für 2021 und 2022 jeweils null Dollar Umsatz bekannt geben und verlies das Unternehmen. Nach einem Jahr, im Juli 2022, hatte der Wert der Firma um 94 % an Wert verloren. 

Ein weiteres Beispiel ist die Firma eatjust, die um 2016 800 Millionen Dollar von Investoren erhielt. Zum damaligen Zeitpunkt wurde jedoch hauptsächlich Labor-Mayonnaise hergestellt … bis ein Skandal die Firma traf. Diese hatte nämlich ihre Mitarbeiter im grossen Stil in die Supermärkte geschickt, um die eigenen Produkte zu kaufen und die Verkaufszahlen dadurch zu schönen. 

Genau diese Firma verkündete 2022, dass sie zehn 250.000 Liter Bioreaktoren einsetzen will (die es in dieser Grösse bis dato noch nie gab), um pro Jahr 30 Millionen Pfund Laborfleisch zu produzieren. Auch, wenn diese Werte Investoren dazu gebracht haben mögen, noch mehr in die Firma zu stecken, so ist es doch ein Tropfen auf den heissen Stein. Diese Menge repräsentiert nämlich lediglich 0,3 % der Fleischproduktion in den USA. 

Hinzukommt ein Problem mit diesen riesigen Bioreaktoren. Ein Tank von 250.000 mag zwar mehr Kapazität haben, jedoch ist der Prozess durch biologische Barrieren beschränkt. Die Produktion in einem solch grossen Reaktor wäre deutlich verlangsamt und ist daher sinnlos. Zudem kann ein einziger Virus, ein Bakterium an der Kleidung eines Arbeiters oder andere Verunreinigungen eine ganze Produktion vernichten. Und dies kommt immer wieder einmal vor, wie Beispiele aus der Pharmaindustrie zeigen, bei denen die Unternehmen jedes Mal Millionen Dollars verloren haben. Von dem ganzen zusätzlichen Müll, der durch diese Einweg-Schutzkleidung entsteht, mal ganz zu schweigen. 

Es ist nicht wie Bierbrauen

Gerne hört man von Vertretern der Branche, dass die Herstellung von Laborfleisch wie das Brauen von Bier oder das Kultivieren von Joghurt sei. Dabei haben diese Prozesse nichts miteinander zu tun. Bier könnte man theoretisch in seinem Wohnzimmer brauen, während Sie die verschwitzte Kleidung aus dem Fitnessstudio anhaben. Ein Bioreaktor für Fleisch ist hingegen ein Reinstraum des ISO Klasse 1 bis 3 mit sehr hohen Anforderungen an Hygiene und Sicherheit. Zudem würde der Bau einer Fabrik mit Bioreaktoren etwa das Sechsfache von dem einer Brauerei kosten – eben wegen dieser ganzen Anforderungen. 

Wie ist es mit der Skalierung?

Es gibt Untersuchungen, die besagen, dass mehrere Nobelpreis-verdächtige Entwicklungen und Erfindungen gemacht werden müssen, bis man Laborfleisch zu einigermassen verträglichen Preisen herstellen könne … und dann würde es immer noch rund 11 Dollar pro Pfund (450 gr.) kosten. Mit den üblichen Aufschlägen würde es am Ende im Geschäft etwa viermal so teuer sein wie herkömmliches Fleisch. 

Ein weiteres Zahlenspiel ist ebenso spannend und aufschlussreich. Aktuell werden etwa 23 % aller Medikamente bereits in Bioreaktoren produziert. Um nun gerade einmal 0,5 % des weltweiten Fleischbedarfs in solchen Reaktoren herzustellen, würden wir zwischen 11- und 22-mal die gesamte Kapazität aller Pharmaunternehmen zusammen benötigen. Allein der Bedarf an Stahl zum Bau dieser Bioreaktoren wäre enorm und vermutlich nicht umweltfreundlich abzubauen und herzustellen. 

Neben den Kosten für den Bioreaktor selbst, den Unterhalt der Fabriken, die Anforderungen an die Hygiene etc. müssen solche Produktionsstätten zudem von besonders ausgebildetem Personal betrieben werden … die zu hohen Gehältern angestellt werden müssen. Und findet man all diese Fachkräfte überhaupt?

Das Mooresche Gesetz kann hier nicht angewendet werden

Die Branche vergleicht gerne die aktuelle Situation der Bioreaktortechnik mit der Frühzeit der Computerindustrie. Immerhin konnte hier eine Entwicklung von raumgrossen Computern hin zu handlichen Smartphones innerhalb weniger Jahre beobachtet werden. 

Das Mooresche Gesetz besagt, dass sich die Komplexität eingebetteter Schaltkreise mit nur minimalem Aufwand regelmäßig innerhalb von maximal 24 Monaten verdoppeln lässt. Das Problem hierbei ist nur, dass wir bei der Laborfleischproduktion nicht von integrierten Schaltkreisen sprechen, sondern von biologischen Vorgängen. Diese lassen sich keineswegs nach diesem Prinzip beschleunigen. 

Fazit – Die «Wall of NOs»

Ein anerkannter Wissenschaftler bezeichnet die Pläne für Laborfleisch als eine grosse Wand der vielen Neins. Er sagt, dass es sich sogar um ein fraktales Nein handelt, also ein Nein, das aus unzähligen weiteren Neins besteht. Fassen wir also noch einmal zusammen:

1. Die Flüssigkeit, in der die Zellen im Bioreaktor wachsen sollen, ist sehr kostspielig.
2. Grosse Zellverbände wachsen langsamer, daher kann nur im Kleinen produziert werden.
3. Die Kosten für den Unterhalt, insbesondere die Hygiene, sind gewaltig.
4. Viele Teilprozesse müssen optimiert werden und bedürfen bahnbrechender Erfindungen.
5. Es gibt viele biologische Grenzen, die wir nicht überschreiten können.
6. Das Mooresche Gesetz kann hier nicht angewendet werden - die Entwicklung der benötigten Technologien könnte demnach noch Jahrzehnte dauern.
7. Eine einzige Fabrik mit Bioreaktoren würde etwa 450 Millionen bis 5 Milliarden Dollar kosten. Diese produziert dann jedoch gerade einmal einen winzigen Bruchteil des benötigten Fleischs. 
8. Der Stahl, der für all diese Tanks benötigt würde, müsste umweltschädlich im riesigen Stil abgebaut, veredelt und transportiert werden. 
9. Ein Steak ist ein viel zu komplexes Gebilde. Daher wird es vermutlich immer nur Produkte wie Burger, Würste oder Nuggets aus einem Bioreaktor geben. 
10. Die Perfusion, also die Reinigung der Nährflüssigkeit, ist ein hoch komplizierter und teurer Vorgang, für den es keine günstigere Lösung für absehbare Zeit zu geben scheint.
11. Allein die Kühlung der Fabriken würde Unmengen an Strom verbrauchen, da Bioreaktoren bei 37 °C betrieben werden müssen.
12. Die hygienischen Anforderungen sind so hoch, dass bereits winzige Mengen von Verunreinigungen ganze Produktionen kontaminieren können. 
13. Die Fabriken könnten nur mit hoch qualifiziertem Fachpersonal betrieben werden, die hohe Gehälter bekommen und zudem nicht so einfach zu finden sind.  
14. Die Möglichkeiten der Produktionsmengen sind so begrenzt, dass nur ein Bruchteil des Bedarfs durch Bioreaktor-Fleisch gedeckt werden könnte. 
15. Die negativen Auswirkungen auf die Umwelt könnten am Ende viel grösser sein als bei der herkömmlichen Fleischproduktion. Betrachtet man die nachhaltige Fleischherstellung, ist der Spalt noch bedeutend grösser. 

Wir hoffen, wir konnten Ihnen einen Einblick in die Welt des Laborfleischs geben und Sie zum Nachdenken bewegen. Wir danken Joseph Everett für seinen ausgezeichneten Beitrag auf YouTube, der diesem Artikel als Grundlage und Inspiration diente.