Von Plastik zu Lebensmitteln: das NASA-Projekt, das 3D-Proteinbiscuits aus Abfällen druckt
Eine Forschergruppe der Southern Illinois University Carbondale hat μBites entwickelt, einen in 3D gedruckten Protein-Keks, der durch die Umwandlung von Kunststoff- und Agrarabfällen in Lebensmittelzutaten entsteht. Das mit 25.000 Dollar von der NASA Deep Space Food Challenge finanzierte Projekt zielt darauf ab, autonome Lebensmittelsysteme für langfristige Weltraummissionen zu schaffen.
Die Ergebnisse wurden am 24. August 2026 auf dem ACS Fall 2026 der American Chemical Society präsentiert. Das Projekt erhielt auch Unterstützung vom CAREER-Programm der National Science Foundation.
- Programmierte Hefen wandeln PET und landwirtschaftliche Biomasse in Lebensmittelzutaten um
- Die Technologie der oxidativen hydrothermalen Auflösung zerlegt die Molekülketten
- Der μBites-Keks wird mittels 3D-Druck geformt
- Anwendung vorgesehen für Weltraummissionen und isolierte Umgebungen
Von PET zu verwertbaren Molekülen
Der Prozess fügt keinen Kunststoff direkt in das Lebensmittel ein, sondern zerlegt die Molekülketten in organische Verbindungen, die von Mikroorganismen genutzt werden können.
Der Rohstoff ist Polyethylenterephthalat (PET), das Polymer von Wasser- und Getränkeflaschen. Die langen Molekülketten des PET werden in kleinere kohlenstoffhaltige Moleküle zerlegt, die von Hefen aufgenommen werden können.
Der Prozess kombiniert PET mit Pflanzenresten wie Stängeln und Maisblättern. Kunststoff und Pflanzenmaterial werden gemahlen, vereinheitlicht und in eine Flüssigkeit umgewandelt, die reich an organischen Molekülen ist.
Die oxidative hydrothermale Auflösung
Ken Anderson, Professor für Geologie und Direktor des Advanced Energy Research Center, hat die proprietäre Technologie entwickelt, die den Prozess ermöglicht.
Die Anfangsphase nutzt die oxidative hydrothermale Auflösung. Wasser, Sauerstoff, Temperatur und Druck brechen die widerstandsfähigen Strukturen von Kunststoff und Biomasse auf und ergeben lösliche Verbindungen.
Dieser Schritt ist entscheidend: Er verhindert, dass die Hefen die PET-Fragmente direkt angreifen müssen, was für praktische Anwendungen zu langsam und ineffizient wäre.
Der Umwandlungsprozess
- Vorbereitung: PET und landwirtschaftliche Biomasse werden gemahlen und vereinheitlicht.
- Auflösung: Die oxidative hydrothermale Behandlung zerlegt die molekularen Strukturen.
- Fermentation: Programmierte Hefen wandeln die Verbindungen in Lebensmittelzutaten um.
- 3D-Druck: Die Zutaten werden zum Endprodukt μBites geformt.
Programmierte Hefen für spezifische Zutaten
Die modifizierten Mikroorganismen stellen das biologische Herz des Systems dar und wandeln die aus Abfällen gewonnenen Verbindungen in Proteine und Aromen um.
Das Projekt setzt programmierte Hefen ein, um die aus Abfällen gewonnenen Verbindungen in Zutaten für die Lebensmittelproduktion umzuwandeln. Lahiru Jayakody leitet die Entwicklung dieser modifizierten Mikroorganismen.
Sandhya Jayasekara, Forscherin des Teams, hat eine spezifische Hefe für die Produktion von Vanillin entwickelt und damit gezeigt, dass auch aromatische Komponenten gewonnen werden können.
Das Projekt ist nicht mit Herstellern von 3D-Druckern oder Lebensmittelunternehmen verbunden. Die beteiligten Akteure sind ausschließlich Forschungseinrichtungen und Regierungsbehörden: Southern Illinois University Carbondale, NASA, National Science Foundation und American Chemical Society.
Anwendungen für den tiefen Weltraum
Der Weltraumkontext erfordert vollständig autonome Lebensmittelsysteme, die in der Lage sind, Ressourcen ohne externe Versorgung zu regenerieren.
Die Finanzierung durch die NASA Deep Space Food Challenge zeigt das Hauptziel: Langzeit-Weltraummissionen, bei denen die Versorgung mit Lebensmitteln unmöglich ist. Das System könnte die Abfälle der Besatzung in neue Nahrungsressourcen umwandeln.
Die terrestrischen Anwendungen umfassen isolierte Umgebungen oder Notsituationen, in denen die Lebensmittellogistik komplex ist. Der 3D-Druck ermöglicht es, Form, Textur und Nährstoffzusammensetzung des Endprodukts zu personalisieren.
Das Projekt μBites zeigt, wie sich additive Fertigung mit fortschrittlichen Biotechnologien integrieren lässt, um kreislauffähige Produktionssysteme zu schaffen. Die Kombination aus chemischer Auflösung, mikrobieller Fermentation und 3D-Druck stellt einen multidisziplinären Ansatz für die Nachhaltigkeit von Lebensmitteln dar.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Fragen & Antworten
Was ist das von der NASA finanzierte Projekt μBites?
μBites ist ein Projekt der Southern Illinois University Carbondale, das 3D-gedruckte Proteinkekse herstellt, indem es Kunststoff- und Agrarabfälle umwandelt. Finanziert durch die NASA Deep Space Food Challenge, zielt es darauf ab, autonome Ernährungssysteme für langfristige Weltraummissionen zu gewährleisten.
Wie wird der Kunststoff im Produktionsprozess behandelt?
PET-Kunststoff wird nicht direkt in Lebensmittel eingebracht, sondern einer oxidativen hydrothermalen Auflösung unterzogen, um die Molekülketten aufzubrechen. Dieser Prozess wandelt das Polymer in lösliche organische Verbindungen um, die von Mikroorganismen aufgenommen werden können.
Welche Rolle spielen programmierte Hefen im μBites-System?
Programmierte Hefen wandeln organische Verbindungen aus Kunststoff und landwirtschaftlicher Biomasse in spezifische Lebensmittelzutaten wie Proteine um. Sie bilden das biologische Herz des Systems und ermöglichen die Umwandlung von Abfällen in Nahrung.
Welche Rohstoffe werden zur Herstellung der Weltraumkekse verwendet?
Die Rohstoffe sind Polyethylenterephthalat (PET) aus Flaschen sowie pflanzliche Rückstände wie Maisstängel und -blätter. Diese Materialien werden gemahlen und gemeinsam behandelt, um eine flüssige Mischung reich an organischen Molekülen zu erhalten.
Wie erfolgt die endgültige Formgebung des Lebensmittels?
Nach der Fermentation, die nährstoffreiche Zutaten erzeugt, wird die Mischung mittels 3D-Druck zum fertigen Keks namens μBites geformt. Diese Technologie ermöglicht eine präzise Anpassung der Lebensmittel an die Anforderungen von Missionen.
