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Nahrung der Zukunft, Food4Future

Beschreibung
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Zusammenarbeit

2018 - 2024

Das Forschungsvorhaben Food4Future (F4F) wird im Rahmen der BMBF-Ausschreibung „Agrarsysteme der Zukunft“ gefördert.

KOOPERATIONSPARTNER

NAME
Standort
Land
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung
Bremen
Deutschland
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie
Potsdam
Deutschland
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, Forschungsbereich Polymermaterialien und Composite
Potsdam
Deutschland
pmp Projekt Gesellschaft für Projektentwicklung u. Generalplanung mbH
Hamburg
Deutschland
Technische Hochschule Wildau
Wildau
Deutschland
Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke
Potsdam
Deutschland
Humboldt Universität zu Berlin
Berlin
Deutschland
Freie Universität Berlin
Berlin
Deutschland
Osram Opto Semiconductors GmbH
Regensburg
Deutschland
InnoMat GmbH
Teltow
Deutschland
Terra Urbana Umlandentwicklungs-GmbH
Zossen
Deutschland
ADM Wild Europe GmbH & Co. KG
Eppelheim
Deutschland

„Food4Future – Nahrung der Zukunft“ (F4F) untersucht radikale Innovationen für eine nachhaltig gesunde Lebensmittelproduktion, um auch künftige Generationen mit ausreichend gesunden Lebensmitteln versorgen zu können. Dies erfolgt im Kontext von zwei tiefgreifenden Szenarien – „No Land“ und No Trade“. Gesamtziel des F4F-Vorhabens ist es, herausgefordert durch diese Extrem-Settings innovative Lösungsansätze im Food- und Agrobereich für eine nachhaltige Sicherung ausreichender und gesunder Ernährung zu erarbeiten. Über die gezielt eingesetzten Schlüsseltechnologien – (UV)LED-Technologie und Composit-Leichtbau-Werkstoffe – werden Innovationsansätze bis zum Proof of Concept für „Designed Food“ und „Natural Food“ entwickelt und auf ihre technische Realisierbarkeit, ihre ökonomische und ökologische Tragfähigkeit als auch auf ihre gesellschaftlichen Auswirkungen überprüft.

 

In Food4Future arbeiten vier Forschungsfelder inter- und intradisziplinär zusammen:

1| Organismen: Im Forschungsfeld I werden geschlossene saline Anzuchts- und Produktionssysteme für marine und terrestrische Organismen entwickelt. Als Modellorganismen dienen Makroalgen, Halophyten, Medusen und Grillen welche als gesunde, proteinreiche Alternativen für die menschliche Ernährung bisher wenig genutzt werden. Zunächst einzeln, sollen diese Organismen dann in verschiedenen Kombination gemeinsam kultiviert werden.

Projektpartner: ATB, IGZ, ZMT

2| Urbane Bioräume: Das Forschungsfeld II entwickelt Urbane Bioräume aus innovativen polymerbasierten Compositmaterialien, d. h. faserverstärkten Kunststoffen, in die (UV-)LED-Leuchten integriert werden. Die flexiblen Bioreaktoren für die vier Food4Future-Modell-organismen könnten zukünftig in Haushalten oder auch in städtebaulichen Kontexten Einsatz finden, ohne dabei in Nutzungskonkurrenz zum bereits heute knappen urbanen Wohnraum zu treten.

Projektpartner: PYCO, pmp

3| Smart Nutrition & Sensortechnologie: In Probandenstudien werden Gesundheits- und Ernährungsparameter mittels Sensoren erfasst und auch für eine Ernährungsintervention mit proteinreichen Lebensmitteln eingesetzt. Es werden Vorschläge für diätetische Szenarien ausgearbeitet und mit den erhobenen Daten eine mobile Healthcare App mittels Verwendung Künstlicher Intelligenz entwickelt. Sie soll den Nutzenden anhand des individuellen Ernährungsstatus Vorschläge für eine optimale Ernährung unterbreiten.

Projektpartner: DIfE, THWi

4| Sozialwissenschaftliche Analyse: Das FF IV befasst sich mit möglichen Konsequenzen der Szenarien „No Land“ und „No Trade“ auf unsere Gesellschaft, Institutionen und Individuen. Es werden beispielsweise die Folgen auf die deutsche Agrarproduktion oder Kippunkte in Hinblick auf die institutionelle Entwicklung für aquatische Lebensmittel analysiert. Anhand verhaltensökonomischer Experimente werden Ernährungsentscheidungen von Konsumenten und gesellschaftliche Auswirkungen aufgrund neuer Ernährungsformen untersucht. Die Kulturtechnik des Essens und der Nahrungsaufnahme wird ethnographisch und experimentell erforscht.

Darüber hinaus wird der Transfer der Food4Future-Innovationen unterstützt und Zukunftsoptionen für „Future Food“ projektbegleitend ermittelt und evaluiert.

Projektpartner: FUB, HUB, IGZ

Informationen zu den Teilprojekten:

Makroalgen und Halophyten (IGZ) | Die Verknappung verfügbaren Frischwassers, der Anstieg der Meerespiegel und damit eine zunehmende Versalzung der Böden sind zukünftig zu erwarten.  Hier werden innovative, flexible Systeme für die Anzucht und Kultivierung von salinen Organismen entwickelt. Die Produktionssysteme werden u.a. in Hinblick auf Licht und Nährstoffversorgung der verschiedensten Makroalgen und Halophyten (Salzpflanzen) unter salinen Bedingungen  optimiert.

Produktion von Grillen (ATB) | Ziel des Projektes ist es, die Anzucht-/Produktionsbedingungen von Grillen (Acheta domesticus) als alternative und nachhaltige Lebensmittelquelle im Labormaßstab zu optimieren. Eine Schlüsselherausforderung ist dabei, die optimale Entwicklung und eine geringe Sterblichkeit der Grillen zu erreichen. Unter Berücksichtigung ihrer spezifischen Anforderungen werden modulare, an ausgewählte urbane Räume angepasste (UV-)LED-gestützte Leichtbau-Produktionssysteme für die bioökonomische Produktion von Grillen im Pilotmaßstab entwickelt.

Aquakultur von Medusen (ZMT) | Um in Zukunft eine gleichmäßig verteilte Nahrungsmittelsicherheit und Nährstoffversorgung zu gewährleisten, ist die Erschließung von alternativen Proteinquellen von entscheidender Bedeutung. Hierbei bietet die marine Aquakultur, vor allem von bisher unerschlossenen Organismen am unteren Ende der Nahrungskette wie z.B. Quallen, vielseitige Optionen für eine nachhaltige Biomasseproduktion.

Etablierung von Urbanen Bioräumen (PYCO, pmp) | Die sog. „Urban Space Units“ werden aus neuen innovativen polymerbasierten Compositmaterialien (d. h. [glas]faserverstärkte Kunststoffe) entwickelt und entsprechende Bioreaktoren für die in Arbeitsfeld I betrachteten Organismen gefertigt.  Überdies wird ein Konzept zur Integration von (UV-)LEDs in die faserverstärkten Kunststoffe bzw. die daraus herzustellenden Halbzeuge erstellt. Dabei wird eine spätere Skalierbarkeit zu größeren Einheiten für den zukünftigen Einsatz der „Urban Space Units“ im städtebaulichen oder Selbsterzeuger-nahen Dimensionen berücksichtigt.

Tragbare Sensoren und Digitalisierung (THWi) | Basierend auf Sensordaten von Probandenstudien (DIfE) wird eine Healthcare App zur Ernährungsberatung enzwickelt: für die Datenerfassung wird eine Internet of things-Infrastruktur aufgebaut während die Datenauswertung mit Methoden der Künstlichen Intelligenz erfolgt. Die mobile App kann den Nutzenden in Abhängigkeit ihrer Konstitution und diätetischen Ansprüchen optimale Vorschläge zur Nahrungsauswahl, -zeitpunkt und -menge  unterbreiten.

Smart Nutiriton (DIfE) | Probanden werden mit klassischen Anamnese-Methoden charakterisiert und weitere Daten mittels tragbarem Sensor zur Erfassung von Gesundheitsparametern sowie ausführlichen Ernährungsprotokollen erfasst –  zunächst von jungen, gesunden Probanden zur Generierung von Daten für die zu entwickelnde Healthcare App (THWi). In einer Validierungsstudie werden diese Sensoren für eine Ernährungsintervention mit proteinreichen Lebensmitteln bei >50-Jährigen eingesetzt. Basierend auf den Sensordaten werden Lebensmittelvorschläge für verschiedene diätetische Szenarien entwickelt.

Determinanten und Auswirkungen von Ernährungsentscheidungen im Umbruch (IGZ) | Die Veränderung unseres derzeitigen Ernährungssystems vor dem Hintergrund der Szenarien “No Trade”/“No Land” geht einher mit drastischen Veränderungen bei Preis, Qualität, Vielfalt und Verfügbarkeit von Nahrung sowie individuellen Präferenzen und Institutionen des Ernährungssystems. Mithilfe von verhaltensökonomischen Laborexperimenten wird untersucht, wie Konsumenten ihr Ernährungsverhalten anpassen. Weiterhin werden gesellschaftliche Auswirkungen untersucht, die durch neue Ernährungsformen entstehen können. Wie prägt diese eine soziale Gruppenidentität, die zur Bevorzugung der eigenen Gruppe und schädlichem Verhalten gegenüber anderen Gruppen führen kann? Besonderes Interesse gilt dabei dem Gruppenverhalten basierend auf freiwilligen und unfreiwilligen Ernährungsentscheidungen, den Auswirkungen auf Vertrauen und Kooperation sowie notwendigen Maßnahmen auf institutioneller Ebene, auch um so potentielle gesellschaftliche Konflikte zu vermeiden.

“No Trade” und “No Land” – Optionen für die zukünftige deutsche Ernährungsversorgung (HUB) | Welche Auswirkungen hat es, wenn sich der deutsche Außenhandel mit landwirtschaftlichen Gütern deutlich verringert? Wie verändert sich die landwirtschaftliche Produktion in Deutschland, wenn Landwirtschaft nicht mehr großflächig betrieben wird, sondern eine Verlagerung zu geschlossenen Systemen oder aquatischen Lebensmittelgrundlagen stattfindet?

Institutionelle Entwicklung für aquatische Lebensmittel: Kipppunkte entlang der Gradienten “No Trade” und “No Land” (ZMT) | Drei Milliarden Menschen sind auf Fisch als ihre zentrale Proteinquelle angewiesen, der inzwischen zur Hälfte durch Aquakultur produziert wird. Welcher institutionelle Wandel geht mit diesem immensen Wachstum des Aquakultursektors einher und was passiert mit den Institutionen im Falle von No-Land und No-Trade? Hier wird auf die Philippinen als Fallstudie fokussiert und die Handelsbeziehungen mit Deutschland untersucht, um in diesem globalisierten Markt die Verbindung zwischen Institutionen, Aquakultur und Ernährung zu verstehen.

Ethnographische Untersuchung der kulturellen Dynamiken zukünftigen Essens (HUB) | Ausgangspunkt des Projekts ist die anthropologische Perspektive auf Essen und Ernährung als ‚Kulturtechnik‘, die für Menschen bedeutungsvoll ist und zugleich Bedeutung und Zugehörigkeiten zu schaffen hilft. Mit ethnographischen und experimentellen Methoden werden die Zusammenhänge zwischen spezifischen gesellschaftlichen Kontexten und unterschiedlichen Praktiken der Nahrungsaufnahme erforscht, um ein tieferes Verständnis darüber zu generieren, wie sich gesellschaftliche Alltage und Kontexte auf Essen in der Zukunft auswirken werden. Die Forschung soll so einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, eine erhöhte Diversität an Perspektiven auf das Thema Essen und Ernährung in das Projekt zu bringen und die im Projekt entwickelten Perspektiven auf die Zukunft des Essen zu bereichern.

Partizipation von Öffentlichkeit in Forschungsvorhaben (FUB) | Die Öffentlichkeit in aktuelle Forschungsvorhaben partizipativ einzubeziehen, ist gewünscht, gewollt und verspricht Gewinne für alle Beteiligten. Aber um zu bestimmen, wann, wie und welche Bürger*innen, Stakeholder oder Fach-Expert*innen und ihr Wissen oder ihre Ansichten optimal in laufende Vorhaben einbezogen werden sollen, bedarf weiterer Forschung.

ZUFO – Ermittlung und Evaluation von Zukunftsoptionen für Future Food und Identifizierung von F&E-Bedarf  (FUB) | Hier werden die langfristigen Horizonte des zentralen Themenkomplexes „Future Food“ transdisziplinär untersucht. Mit einem mehrstufigen Delphi-Verfahren sowohl mit projektinternen, externen Experten als auch Stakeholdern soll eine Konkretisierung der Zukunftsvision von „Future Food“ entwickelt werden um eine nachhaltige Weiterentwicklung der Forschungsergebnisse von Food4Future zu gewährleisten und die Entwicklungsoptionen zeitlich verortet in eine „Future-Food“-Roadmap überführen zu können.

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