Welternährung - think ING. kompakt 10/11 | 2022

WELTERNÄHRUNG

MIT HIGHTECH GEGEN DEN HUNGER

Bis 2050 leben laut Schätzungen der Vereinten Nationen rund 9,7 Milliarden Menschen auf der Erde – ihre Ernährung ist eine der größten Herausforderungen der Zukunft. Die Folgen des Klimawandels, aber auch Monokulturen oder Überdüngung tragen dazu bei, dass der Anbau von Nahrungsrohstoffen schwieriger wird.

Hoffnungen liegen auf Ingenieur*innen, die bereits heute Produkte und Technologien entwickeln, damit wir auch künftig genug zu essen haben. Den Trend zu fleischloser Kost in Deutschland hat etwa die Emsland Group aus dem niedersächsischen Emlichheim erkannt. Sie gewinnt mit hochspezialisierten Maschinen Pflanzenfasern, -proteine und -stärke, aus denen später Veggie-Schnitzel und Co. entstehen. Herzstück der Produktion ist die gerade in Betrieb genommene Walzentrocknungsanlage, in der jährlich 60.000 Tonnen Kartoffeln verarbeitet werden.

Doch auch auf anderen Gebieten helfen Ingenieur*innen: mit Instrumenten der smarten Landwirtschaft, energieeffizienter Antriebstechnik für Landmaschinen, einfach zu reinigenden Produktionsanlagen oder dem Bau vertikaler Farmen. Welche Wege in diese Branchen führen, zeigt Studentin Ronja Nickeleit, die im Interview ihren Bachelorstudiengang Precision Farming vorstellt.

VERFAHRENSTECHNOLOGIE

TRIFFT VEGGIE-SCHNITZEL

Vegane Fleischersatzprodukte boomen und fordern große Mengen Proteine, Stärke und Fasern, um eine fleischähnliche Konsistenz zu erzeugen. Dazu noch die richtige Gewürzmischung und fertig ist das Schnitzel ohne Tier. Die Emsland Group im niedersächsischen Emlichheim produziert genau diese Zutaten im XXL-Format. Aus Kartoffeln und Erbsen.

Bereits bei der Anfahrt zu diesem wuchtigen Industrieunternehmen fällt eine gigantische Betontonne auf, die sich beim Näherkommen als Silo entpuppt. Und tatsächlich: Bis vor Kurzem war dies der größte Kartoffelstärkespeicher der Welt. Ein Konkurrent baute einen Meter höher – nun ist es der zweitgrößte. Darin 50.000 Tonnen Stärke. Das ist dieses weiße Pulver, mit dem man zuhause Soßen oder Vanillepudding andickt. Die Emsland Group gewinnt den Stoff, aus dem die veganen Schnitzelträume sind, aus Kartoffeln und Erbsen –je nach Jahreszeit. Aber dazu gleich mehr.

KARTOFFEL-DREIKLANG

In der Kartoffelsaison landen zwei Millionen Tonnen Kartoffeln bei diesem Lebensmittelriesen, der daraus aber nahezu keine Endprodukte à la veganer Teewurst, Frikadelle oder Fleischwurst zaubert. Die Emsland Group stellt zwar Kartoffelflocken her, wobei die Kartoffel geschält, gekocht, zerkleinert und dann in heiß-dampfenden Walzen getrocknet wird. In der Hauptsache wird die Kartoffel hier aber in ihre Einzelbestandteile aufgeteilt, um so Stärke, Proteine und Fasern zu extrahieren. Keine zusätzliche Chemie, kein Hokuspokus.

GROSSE AUFGABEN

Arne Gövert kümmert sich als Projektmanager bei der Emsland Group intensiv um das Proteinthema –die Basis beinahe aller veganen Fleischalternativen. Das ist die eine Aufgabe des Masters of Engineering der Milchwirtschaft- und Verpackungstechnologie. Auf der anderen Seite braucht die Emsland Group viel Energie, um die zu 80 Prozent aus Wasser bestehende Kartoffel so zu trocknen, dass am Ende die drei wesentlichen Grundstoffe übrigbleiben. Einen hohen Teil des notwendigen Energiebedarfs generiert der Standort selbst. Doch nicht erst mit dem Krieg in der Ukraine werden die fehlenden Energiemengen zur wortwörtlich brennenden Aufgabe, über die ein ganzer Stab nachdenkt – auch Arne Gövert.

INGENIEURS-KERNKOMPETENZ

Damit ist er heute mit 33 Jahren für die Großprojekte der Emsland Group verantwortlich und kümmert sich sowohl um die Planung als auch den Aufbau neuer Anlagen – für noch mehr nachhaltige Lebensmittel. Aktuellste Aufgabe: Der Aufbau eines neuen Sprühturms, in dem eine konzentrierte Kartoffelflüssigkeit in eine Trocknungskammer gesprüht und mit heißer Luft getrocknet wird. Ingenieurskompetenz im ureigenen Sinne. Und ein wegweisendes Projekt für das Unternehmen.

DIE ERBSEN-ERWEITERUNG

Während nun pro Tag zwischen 4.500 und 5.000 Tonnen Kartoffeln verarbeitet werden, denkt Gövert aber auch an das Ende der Ernte. In riesigen Silos

© Michael Bokelmann

© Michael Bokelmann

werden die Kartoffelberge zwar zwischengelagert, bis auch die letzte Kartoffel verarbeitet wurde. Aber dann würden die zahllosen, edelstahl-schimmernden Maschinen stillstehen. Nicht so in Emlichheim und einem weiteren Werk von insgesamt sieben Produktionsstandorten der Gruppe. Sobald die letzte Kartoffel in ihre Bestandteile zerlegt ist, wird die gesamte Maschinerie an beiden Standorten auf Erbsen umgestellt. Erbsenprotein für vegane Wurst, Schnitzel und Co. kennt man mittlerweile ebenfalls aus der fleischlosen Küche – hier wird das Vorprodukt produziert. Völlig problemlos, mit denselben Maschinen und angepassten Prozessen. Dafür landen pro Jahr rund 150.000 Tonnen Trockenerbsen in den Anlagen und durchlaufen letztlich den gleichen Prozess wie vor ihnen die Kartoffel. Auch hier entstehen Protein, Stärke und Fasern. Das Produktionsjahr ist damit komplett, die vegane Küche von Morgen hat ihre Rohstoffe.

DIE ZUKUNFT AUF DEM TELLER

Die Emsland Group produziert – bis auf ein Kartoffelpüree – keine Produkte für Endverbraucher*innen. Stattdessen liefert das Unternehmen Flockenprodukte, Granulate und noch ein paar andere Spezialitäten, die es den eigentlichen Lebensmittelproduzenten leicht machen, Stapel-Chips, Kartoffel-Klöße und vegetarische Fleischwurst zu produzieren. Dass aus der Kartoffelstärke auch noch Klebstoff beispielsweise für Kleister entsteht, zeigt, was aus Kartoffeln alles werden kann. Pommes sind offenbar wirklich nur eines von einer Million Kartoffelprodukten. Arne Gövert steckt mittendrin in den Prozessen rund um die Erweiterung dieser Möglichkeiten. „Und das ist ein extrem tolles Gefühl, an solch spannenden Themen der Zukunft mitwirken zu können!“, erklärt der Ingenieur. Währenddessen pendelt er selbst zwischen Bratwurst aus Fleisch und Bratwurst aus pflanzlichen Proteinen. Er kann beidem etwas abgewinnen.

HILFE AUS DEM KARTOFFELGÜRTEL

In Deutschland steigen die Zahlen vegetarischer und veganer Ernährung weiterhin deutlich an. Mit Göverts Hilfe gelingt es vielleicht, diese Entwicklung voranzutreiben. Wir sind auf einem guten Weg – mit zwei Millionen Erdäpfeln aus dem bundesweiten Kartoffelgürtel von Holland über Emlichheim bis nach Mecklenburg-Vorpommern für mehr Nachhaltigkeit durch weniger Fleischkonsum.

NEUE LEBENSMITTEL

Die ganze Geschichte von Arne Gövert gibt es hier zu lesen: s.think-ing.de/goevert-zukunftsmacher

Komplexe technische Verfahren lösen aus der Kartoffel Stärke, Fasern und Proteine - für die fleischlose Ernährung von morgen

Arne Gövert liebt die technischen Prozesse in der Lebensmittelproduktion. Daher kann er in der Emsland Group die vegane Ernährung der Zukunft mitentwickeln.

© Michael Bokelmann

FÜR MEHR EFFIZIENZ

Durch eine verbesserte Sensorik und die effizientere Verarbeitung von Daten können Nutzpflanzen immer gezielter behandelt werden. Kameras, Drohnen oder Satelliten messen ihren Ernährungszustand und den Nährstoffgehalt des Bodens. Auch Wetterdaten fließen in die Planung ein.

Bisher verteilten Landwirt*innen Bewässerung, Dünger und Pflanzenschutzmittel gleichmäßig auf ihren Feldern, ohne den jeweiligen Zustand der Pflanzen und Böden genau zu kennen. Großzügig eingesetzte Düngemittel gelangten so in Flüsse und Grundwasser. Um Äcker gezielt und nachhaltig zu bewirtschaften, nutzt Smart Farming alle ITInstrumente, von der Geo-Positionierung über Drohnen bis zur Robotik. Ein digitales ManagementInformationssystem und eine KI, die den Einsatz aller Mittel präzise aufeinander abstimmt, gehören ebenfalls dazu.

So erfassen bei der „See & Spray-Technik“ des Landmaschinenherstellers John Deere High-SpeedKameras den Pflanzenbestand und tragen damit zu einer smarten Unkrautbekämpfung bei. Anhand der Daten und mithilfe von KI unterscheidet das System zwischen Unkraut und Kulturpflanze und versprüht Herbizide sparsam und gezielt. Um bis zu 90 Prozent kann die Sprühmenge so reduziert werden. Der beim Fraunhofer IPA entwickelte mobile Agrarroboter CURT (Crops Under Regular Treatment) ist ein anderes Beispiel für die Potenziale smarter Landwirtschaft. CURT verfügt über Sensoren und kognitive Fähigkeiten. Er kann etwa auf Kartoffelfeldern autonom navigieren, Beikräuter von Nutzpflanzen unterscheiden und sie beseitigen. Und das ganz ohne Chemie.

AGRARFAHRZEUGE:

TRAKTOREN WERDEN KLIMAFREUNDLICH

Noch vor wenigen Jahren das Aushängeschild der deutschen Autoindustrie, liegt der Anteil der neu zugelassenen Dieselfahrzeuge heute unter 30 Prozent. Ganz anders sieht es bei landwirtschaftlichen Schleppern und Traktoren aus.

Zwei Drittel der energiebedingten Emissionen in der Landwirtschaft werden immer noch durch Dieselöl verursacht. Biokraftstoffe, die sich als Alternative anbieten würden, haben ein Imageproblem, weil sie zugleich Nahrungsmittel sind. Will man auf Diesel und auf Biokraftstoffe verzichten, gibt es drei Alternativen: Methangas, Batterien und die Brennstoffzelle.

Der Traktor T6.180 Methane des Schweizer Unternehmens New Holland ist bereits im Einsatz. Sieben am Traktor installierte Tanks fassen 185 Liter Methangas, ein Zusatztank noch einmal 270 Liter. Das entspricht der Energieleistung von 100 Litern Diesel. Der Gastraktor ist mit 158 PS dem Diesel ebenbürtig. Er läuft aber wesentlich ruhiger und vor allem emissionsärmer. Das dürfte auch die Betreiber*innen der über 10.000 Biogasanlagen in Deutschland freuen. Mit einer Gasaufbereitung können sie ihr Methangas fortan auf dem Kraftstoffmarkt anbieten.

Hoffnungen liegen auch auf elektrischen Antrieben, an denen die Hersteller Fendt und John Deere forschen. Wesentlich weiter ist bereits die Entwicklung von Brennstoffzellen für Landmaschinen. Noch bremst der hohe Preis der Wasserstoffherstellung die breite Nutzung. Doch wie die Zukunft aussehen könnte, zeigt bereits das niedersächsische Versuchsprojekt H2Agrar: Hier produziert ein Bürgerwindpark aus überschüssigem Ökostrom grünen Wasserstoff. Die TU Braunschweig und die Hochschule Emden/Leer arbeiten an einem Wasserstoff-Tankstellenpark und der Landmaschinenhersteller Fendt beteiligt sich mit der Entwicklung eines Traktors mit Brennstoffzelle.

statt Diesel:

alternative Treibstoff

emissionsärmer und der Traktor fährt ruhiger

SMART

Mit dem gezielten Besprühen von Unkraut kann der Einsatz von Herbiziden deutlich verringert werden

© John Deere

SMARTE BAUERNHÖFE IN GLASHÄUSERN

2050 werden etwa 9,7 Milliarden Menschen auf unserem Planeten leben. Der Bedarf an Nahrungsmitteln wächst, während die landwirtschaftlichen Nutzflächen schrumpfen. Der Klimawandel setzt den Ernten zudem mit Dürren und Starkregen zu. Ein Baustein zur Lösung des Dilemmas sind vertikale Farmen in städtischen Hochhäusern und unter Wasser.

MASCHINENBAU FÜR SAUBERE LEBENSMITTEL

In den vergangenen Jahren hat sich die Zahl der Produktrückrufe bei Lebensmitteln in Deutschland stark erhöht. Unternehmen reagieren oft schon vorsorglich bei einem Verdacht, um Imageschäden zuvorzukommen. Denn eine Rückrufaktion kostet oft Millionen.

Eine Lösung, um mögliche Rückrufe zu verhindern, heißt Hygienic Design: Dabei geht es um die reinigungsgerechte Gestaltung von Bauteilen, Komponenten und Produktionsanlagen. Werkstoffe, die mit den Lebensmitteln vom Transport bis zum fertigen Produkt in Kontakt kommen, dürfen keine schädlichen Stoffe enthalten. Verunreinigungen, sogenannte Kreuzkontaminationen, sollten nicht nur bei Produkten für Allergiker*innen und Veganer*innen durch die passende Maschinenkonstruktion ausgeschlossen sein.

Die europaweit größte vertikale Farm führt der ehemalige Banker Anders Riemann. Sie heißt Nordic Harvest und liegt am Stadtrand von Kopenhagen. Auf 24 Meter langen Regalen, die 14 Etagen hoch bis unter die Decke der Halle ragen, sprießen hier Rucola, Spinat und Basilikum. Sie wurzeln in einer mit Nährstoffen versetzten Lösung und gedeihen in der von äußeren Einflüssen abgeschirmten Umge bung ohne Herbizide, Fungizide und Insektizide. Mehrere Millionen LED-Dioden mit speziellen Farb spektren regen das Blattwachstum an und halten mit ihrer Abwärme die Halle konstant bei einer Temperatur von 22 bis 26 Grad. Optimale Bedin gungen für Kräuter und Salat, die hier viel schneller wachsen als im Freiland. Elektrizität bezieht Nordic Harvest aus klimaneutraler Windkraft. Das Wasser wird recycelt und der Verbrauch dadurch um bis zu 95 Prozent reduziert.

Während Anders Riemanns Farm steil in den Himmel ragt, tauchen die Gewächshäuser des Italieners Sergio Gamberini ab. Rund 40 Meter vor der Mittel meerküste Liguriens stehen sechs Glaskuppeln zwölf Meter tief im Wasser. „Nemo‘s Garden“ heißt die weltweit erste Unterwasserfarm in Anlehnung an den beliebten Animations-Fisch. Das Meer schafft günstige Biosphären für unterschiedliche Pflanzen. Sonnenlicht erreicht das Innere und erwärmt die Luft. Das Wasser hält die Temperatur innerhalb der Kuppel konstant. Durch Verdunstung und Kon densation werden Salate, Bohnen, Erdbeeren und Heilpflanzen mit Süßwasser versorgt. Die Unterwas ser-Farmen können auch zur Fisch- und Algenzucht dienen oder als wissenschaftliche Labore. Die nächs ten Projekte sind in Belgien und rund um die Florida Keys in den USA geplant.

Über Hygienic Design machen sich vor allem Ingenieur*innen im Maschinenbau Gedanken. Beim Braunschweiger Unternehmen Sesotec haben sie beispielsweise ein spezielles Röntgensystem nach Konstruktionsprinzipien des Hygienic Design entwickelt. RAYCON D+ HX LW Hygienic dient dazu, Fremdkörpern bei unverpackten Produkten – wie beispielsweise gekühlten oder gefrorenen Fleischwaren – auf die Spur zu kommen. Es erkennt zuverlässig Metalle, Glas, Keramik, Steine, rohe Knochen und PVC.

©

Nemo’s

OCEAN REEF

© Messe Frankfurt

Wachsen unter Wasser:

Die Unterwasserfarm „Nemo´s Garden“ bietet hervorragende Bedingungen für verschiedenen Pflanzen

Auf der Frankfurter Messe IFFA werden neue Techniken zur Verarbeitung und Verpackung vorgestellt, u.a. Hygienic Design für die Fleischverarbeitung

ALGORITHMEN FÜR DEN ACKERBAU

Der Studiengang Precision Farming in Höxter bereitet auf die Landwirtschaft der Zukunft vor

© privat

WAS STUDIEREN?

Eine der größten Herausforderungen der Zukunft ist es, die Menschheit zu ernähren. Während sie wächst, werden Ressourcen durch den Klimawandel und regionale Konflikte immer knapper. Deshalb ist es sinnvoll, landwirtschaftliche Flächen und Rohstoffe besser zu nutzen. Studiengänge wie Agrartechnik oder Lebensmitteltechnologie vermitteln das dafür nötige Wissen.

Die 26-jährige Ronja Nickeleit merkte in der Ausbildung zur Landwirtin, dass ihr Herz für Landmaschinen und Technik schlägt. Auf der Suche nach einem passenden Bachelorstudiengang stieß sie auf Precision Farming an der Technischen Hochschule Ostwestfalen. Im Interview erzählt sie, warum sie sich für das Studium entschieden hat und welche Berufe später für sie in Frage kommen.

WARUM WAR

PRECISION

FARMING DER RICHTIGE STUDIENGANG FÜR DICH?

WAS STEHT AUF DEM LEHRPLAN?

Ich bin sehr technikaffin und finde Computer spannend. Nach meiner Ausbildung arbeitete ich im Landmaschinenhandel. Dort unterstützte ich Kund*innen im Support, beispielsweise ging es um Bedienterminals von Düngerstreuern. Der Studiengang passte also perfekt zu meinen Interessen und Vorerfahrungen.

Landwirtschaftliche Grundlagen, Maschinen, Informatik und Datenauswertung. Auf der agrarischen Seite schauen wir, wie wir Daten erfassen und auf der informatischen Seite überlegen wir, wie wir sie auswerten können. Wir lernen auch programmieren, zumindest in Grundzügen. Dann ist man in der Lage, ein Programm zu schreiben, um sich Dinge zu erleichtern. Das ist die Idee des Studiums: Vermittler*innen zwischen Informatik und Landwirtschaft auszubilden. Jemand, der sich mit allen verständigen kann und von allem ein bisschen Ahnung hat.

Hier gibt es eine Übersicht passender Studiengänge: s.think-ing.de/welternaehrung-studium

THINK ING.

@SOCIAL MEDIA

Spannende Einblicke und Geschichten von Ingnieur*innen, Tipps, Termine und Wissenswertes rund um das Ingenieurwesen findet ihr auf unseren Social-Media-Kanälen.

ING_WERDEN INGWERDEN THINKINGVIDEOS

THINK_ING

WIE HILFT PRECISION FARMING LANDWIRT*INNEN?

Nachhaltigkeit und Einsparpotenziale sind große Themen. Wir erstellen Modelle, die uns zeigen, wie sich bestimmte Faktoren, etwa das Wetter, auf das Wachstum auswirken. Wie entwickeln sich Pflanzen unter bestimmten Bedingungen? Muss ich eine Pflanzenschutzmaßnahme vornehmen? Reicht eine niedrigere Dosierung? Oder kann ich sie ganz weglassen?

IMPRESSUM

Herausgeber GESAMTMETALL

Gesamtverband der Arbeitgeberverbände der Metall- und Elektro-Industrie e.V. Voßstraße 16 - 10117 Berlin

WAS HAST DU NACH DEM BACHELOR VOR?

Bei uns am Standort ist ein Master in Planung, auch andere Masterstudiengänge kämen in Frage. Aber es ist nicht ganz einfach, den richtigen zu finden, weil Precision Farming einzigartig ist und kein mir bekannter Master momentan darauf aufbaut.

Verantwortliche Leitung Indra Hadeler

Redaktion und Gestaltung concedra GmbH, Bochum

WO SIEHST DU DICH IN ZEHN JAHREN?

Ich kann mir vorstellen, dass ich entweder im Landmaschinenhandel im Support und Vertrieb arbeite oder Landmaschinen entwickle.

Das ganze Interview mit Ronja Nickeleit ist hier zu finden: s.think-ing.de/nickeleit

Druck color-offset-wälter GmbH & Co. KG, Dortmund

Alle in dieser kompakt enthaltenen Inhalte und Informationen wurden sorgfältig auf Richtigkeit überprüft. Dennoch kann keine Garantie für die Angaben übernommen werden.

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