„Kaffee dehydriert den Körper nicht. Ich wäre sonst schon Staub.” Mit diesem Zitat spricht Franz Kafka humorvoll eine Wahrheit an: Für viele ist Kaffee mehr als ein Getränk. Ein tägliches Ritual um den Tag zu überstehen. Koffein macht wacher, leistungsfähiger und fitter. Dabei stellt sich die Frage: Was kostet der morgendliche Wachmacher unserer Umwelt und Gesundheit? Die Kehrseite des Kaffeekonsums ist nicht so leicht verdaulich wie der erste Schluck am Morgen, denn Kaffeekonsum hat einige Schattenseiten, die es zu beleuchten gilt: vom Wasserverbrauch beim Anbau bis hin zum CO2-Abdruck.

Zahlen, die wachrütteln

Seit über 20 Jahren ist Kaffee das beliebteste Getränk der Deutschen. Mit einem jährlichen Pro-Kopf-Konsum von durchschnittlich 164 Litern zählt Deutschland fast konstant zu den Top 10 der weltweit meisten Kaffeetrinker. An der Spitze stehen durchweg skandinavische Länder, allen voran Finnland. Umso besser, dass explizit dort an nachhaltigeren Alternativen geforscht wird. Laut des jährlichen Reports „Kaffee in Zahlen“ von Statista, Tchibo und brand eins Wissen, trinken die Deutschen im Durchschnitt drei bis vier Tassen Kaffee täglich. Weltweit sind es Schätzungen zufolge über zwei Milliarden. Dabei stecken in einer einzigen Tasse bereits 140 Liter virtuelles Wasser. Dieser Begriff stammt vom britischen Wissenschaftler John Anthony Allan und beschreibt die Wassermenge, die zur Herstellung eines Produkts benötigt wird und somit „unsichtbar“ im Endprodukt enthalten ist.

Das Nutzen von Wasser ist per se nicht schädlich – weder für Mensch noch für Umwelt. Aber: „Die Auswirkungen des Exports von virtuellem Wasser hängen von regionalen Klimabedingungen und Produktionstechnologien in dem jeweiligen Erzeugerland ab“ , bestätigt eine Studie des WWF. Beispielsweise sei Brasilien, als Land mit der höchsten Menge an Anbau und Export von Kaffee, generell ein wasserreiches Land, habe aber ein enormes Problem mit Wasserverschmutzung und entsprechenden Folgen. Besonders problematisch ist die Nassverarbeitung von Kaffee, bei der die Kaffeebohnen mit Hilfe von Wasser von ihrem Fruchtfleisch getrennt werden, was zum einen viel Wasser verschlingt, und zum andern stark verschmutztes Abwasser hinterlässt, das klimaschädliches Methan freisetzt.

Der CO₂-Fußabdruck für 1 kg ungeröstete Bohnen liegt bei 4,82 kg CO₂-Äquivalenten – eine Maßeinheit, die die Klimawirkung verschiedener Treibhausgase auf die Wirkung von Kohlenstoffdioxid (CO₂) umrechnet. Von diesen Treibhausgasemissionen entfallen 58 % auf den Anbau, vor allem durch den Einsatz von Düngemitteln, die erhebliche Mengen an Lachgas freisetzen, das 298-mal klimaschädlicher ist als CO₂. Die Zubereitung verursacht mit 30 % den zweitgrößten Anteil, was auch Konsumenten alarmieren sollte. Überraschend ist, dass der weite Weg einer Kaffeebohne inklusive Röstprozess und Verpackung nur etwa 12 % ausmacht – umso wichtiger: eine Revolution im Anbau.

Aufbruch im Anbau

Diese Revolution lässt sich auf einen einfachen Nenner bringen: Mehr Schatten, weniger Wasser. Wie der Name schon verrät, sind Robusta-Bohnen widerstandsfähige Kaffeepflanzen, die 30–40 % des globalen Kaffeeanbaus ausmachen. Diese Bohnen werden vor allem in niederschlagsarmen und warmen Tieflandregionen angebaut. Sie sind die bitteren, koffeinhaltigeren „Schwestern” der bekannten Arabica-Bohnen und müssen häufig künstlich bewässert werden. Schattenbäume können die Notwendigkeit von Bewässerung verringern, da sie die Verdunstung reduzieren. Durch Mischkulturen verbessert sich zudem die Bodenqualität und die Biodiversität mit mehr Insekten, die als natürliche Schädlingsbekämpfer dienen.

Um eine effizientere Wassernutzung zu ermöglichen, können Techniken wie Tröpfchenbewässerung und der Einsatz von smarten Technologien unterstützen. Regenwasser kann zudem gesammelt und aufbereitet werden. Das immer wiederkehrende Problem, an dem der Einsatz scheitert ist jedoch der Preis.

Rund 25 Millionen landwirtschaftliche Haushalte sind für 80% der globalen Kaffeeproduktion verantwortlich. Niedrige Kaffeepreise, wovon auch nur ein geringer Teil bei den Erzeugern ankommt bestimmen den Einsatz von Technik oder andere aufwändige Maßnahmen. Der Kaffeepreis war 2024 und 2025 so hoch wie lange nicht mehr, gleichzeitig steigen die Kosten für Arbeitskräfte, Düngermittel und Pestizide. Der Mangel an finanziellen Mitteln und die zunehmende Bedeutung des Nachhaltigkeitsaspekts setzen kleine Kaffeebauern weiter unter Druck. Weil erwachsene Arbeitskräfte zu teuer sind, müssen oft auch Kinder Kaffeebohnen pflücken. Im Kaffeeanbau würden Kinder weniger ausgebeutet als im Kakaoanbau, trotzdem seien Berichte über Missbrauch zahlreich. Es ist daher umso wichtiger, diesen Kindern eine sichere Lebensgrundlage und Einkommensquelle zu schaffen.

Von Fairtrade bis Bio: Zertifikate im Kaffeehandel

Gemeinnützige Organisationen und Unternehmen unterstützen durch ihre Projekte die Kaffeefarmer. Sie vermitteln Wissen, pflanzen Bäume, setzten Standards. Zahlreiche Zertifizierungsstellen versprechen den Bauern, bei Einhaltung aller vorgegebener Kriterien, eine Prämie. Beim Fairtrade-Siegel ist dieser Wert fest, bei der Rainforest Alliance zum Beispiel nicht, sondern marktgetrieben. Unabhängige Zertifizierungen und ihre Projekte fördern den Verzicht auf Pestizide und gewährleisten den Arbeitsschutz. Um sicherzustellen, dass die Anforderungen tatsächlich eingehalten werden, „unterliegt das System einem mehrstufigen Überwachungsprozess. Zusätzlich müssen zertifizierte Betriebe umfassende Dokumentationen vorlegen, um ihre Nachhaltigkeitsmaßnahmen nachzuweisen“, erklärt Dilara Celik von der 4C Association. Diese Initiative legt mit ihrem 4C – Common Code for the Coffee Community – Kodex die Basis für “Kaffee aus einer verantwortungsvoll geführten Lieferkette. Durch eine speziell entwickelte Lösung ermögliche 4C die Rückverfolgbarkeit von Kaffee bis zur Feldkoordinate, sodass nachgewiesen werden könne, dass er nicht aus entwaldeten Gebieten stammt. Damit biete 4C eine verlässliche Orientierung für alle, die nachhaltigen Kaffee kaufen möchten. Zertifizierungen bieten eine Orientierung. Ein Produkt kann auch ohne teure Zertifizierung gut für die Umwelt sein. Matthias Heyder, Geschäftsführer der Nürnberger Rösterei „Rösttrommel“ empfiehlt beim Einkauf den Händler direkt über die Herkunft des Produktes und den dortigen Umständen zu fragen.

Kaffeegeschmack ohne Weltreise

Während der Caro-Getreide-Kaffee bereits in den 1950er Jahren als günstigere Kaffee- Variante eingeführt wurde, argumentieren moderne Start-Ups mit dem Nachhaltigkeitsvorteil regionaler Zutaten: Zichorienwurzel, Roggen, Hafer, und Lupinen. Onno Franse, zuständig für Forschung und Entwicklung beim niederländischen Unternehmen „Northern Wonder“ berichtet von ihren Anfängen: „Zwei Jahre brauchten wir, um all die möglichen alternativen Zutaten zu evaluieren. Wir haben uns hunderte verschiedene Samen, Beeren, Blüten, Wurzeln und Getreide angesehen, geröstet und ungeröstet, und jeweils ein sensuelles Profil erstellt.“ [übersetzt] Das Vergleichen des jeweiligen Geschmacks, Geruchs, der Textur und visuellen Wahrnehmung zielte darauf ab, ein Profil zu entwickeln, das dem des traditionellen Kaffees am nächsten kommt. Am Ende ihrer von Franse bezeichneten „botanischen Reise“, veröffentlichte Northern Wonder einen Mix aus Lupine, Kichererbse, Gerstenmalz und Zichorie. Feige und schwarze Johannisbeere spenden zusätzliches Aroma. Während man beim Kauf von Northern Wonder zwischen einer koffeinhaltigen und koffeinfreien Version entscheiden kann, setzt „Loffee“ aus Stuttgart komplett auf die von Natur aus koffeinfreie Lupine.

„Die Möglichkeit, künstliches Koffein zuzugeben, besteht, allerdings möchten wir keine Verwirrung bei unseren Kund*innen schaffen. Unser Produkt ist von Natur aus koffeinfrei, dies soll nicht durch ein weiteres Produkt verwässert werden“, bekräftigt Klara Riedlinger, Loffee-Brand Managerin. „Gerade bei Koffein ist es so, wie bei den meisten Lebensmitteln – die Dosis macht’s. In geringen Dosen profitiert man überwiegend von den Wirkungen – ab einer gewissen Dosis kehren sich die Wirkungen eher um. Die Grenze ist dabei individuell, von Mensch zu Mensch verschieden“ , so Diplom-Oecotrophologin Birgit Warnecke. Die beiden Loffee-Gründer Jan Fladung und Simon Raab lösen mit Ihrem Produkt auch ein Nachaltigkeitsproblem. Ihre Lupinen stammen zu 100% aus deutschem, biologischen Anbau. „Ab 2025 bauen endlich Landwirte direkt für uns die Lupinen an, was sowohl uns als auch den Landwirten Planungssicherheit gibt“, ergänzt Raab. Der Röstprozess von Lupinen unterscheidet sich zum Röstprozess von Kaffeebohnen vor allem hinsichtlich Dauer und Verschleiß. „Die Mühle nutzt etwas schneller ab, da Lupinen härter sind als Kaffee“, erläutert Raab.

Revolution im Labor

Unter der Leitung von Dr. Heiko Rischer entwickelte ein Team des VTT Technical Research Centre of Finland einen zellulären Kaffee, der im Bioreaktor wächst, anstatt auf weit entfernten Plantagen. „In unserem Fall haben wir mit Arabica-Kaffee gearbeitet“, erklärt Rischer, „Der Prozess beginnt mit der Sterilisation der Pflanzenteile, um mikrobielle Kontamination zu vermeiden. Anschließend werden diese auf ein – ebenfalls – steriles Nährmedium gesetzt, das aus Zucker und verschiedenen Mineralien – Salzen – besteht. Anders als traditionelle Kaffeepflanzen betreiben die Zellen keine Photosynthese, daher wird ihnen Zucker als Energieträger zugeführt. Im dunklen Stahltank des Bioreaktors entstehen dann Zellklumpen, die zu einer Zellsuspension weiterverarbeitet und in immer größeren Volumen skaliert werden können – bis zu 1000 Liter Biomasse sind möglich. Anders als tierische Zellen sind pflanzliche nach Aussage von Rischer „unsterblich“ und können über Jahre hinweg kultiviert werden, ohne erneut Pflanzenmaterial zu benötigen. Um den entstandenen Zellbrei als „Kaffee“ trinken zu können, muss er noch getrocknet und geröstet werden. Jedoch ist das Rösten von Pulver weitaus schwieriger als bei einer Bohne, denn laut dem Experten wirke die Bohne selbst wie ein kleiner Reaktor und behält somit die Aromastoffe. Im großen Stil möchten die Forscher nicht produzieren und auch nicht als Anbieter auf dem Markt anbieten: „Uns als Organisation geht es hauptsächlich darum, Impact zu erzeugen. Sprich, wenn letzten Endes die Industrie die Ideen aufnimmt und sie umsetzt, tatsächlich Produkte entwickelt, dann ist unsere Mission erfüllt.“ Laborfleisch wurde bereits akzeptiert und wird konsumiert, kleine Umfragen von Rischer deuten ebenfalls auf vielversprechendes Potential von Laborkaffee.

Wertschöpfungskette-Ende: Der Konsument

Wer letztlich über die komplette Existenz eines Produkts entscheidet, egal ob Kaffeebohne, Getreide, Zelle oder auch allen Dingen außerhalb des Lebensmittelbereichs: der Konsument. Wenn wir keine nachhaltigen Produkte kaufen, haben diese keinen positiven Einfluss auf die Umwelt, denn dann wird der Prozess angewandt, der günstiger ist, das getrunken, was besser schmeckt und der Baum gefällt, der einer Kaffeepflanze im Weg steht.

Schon beim Kauf des Rohprodukts legen wir den Grundstein – kennen wir die Herkunft, was sind die Inhaltsstoffe oder trägt das Produkt ein Siegel? Gefolgt von der Wahl einer umweltfreundlichen Zubereitung und entsprechender Entsorgung anfallender Abfälle –Kafeesatz, Alukapseln, recycelfähige Kaffeemaschine – haben wir ein Drittel des CO₂- Fußabdrucks selbst in der Hand.

Der Beitrag Nachhaltiger Kick! – Wach werden & Welt retten durch achtsamen Kaffeekonsum erschien zuerst auf befootec.

Wie sieht die Arbeit von Nachhaltigkeitsorganisationen in der Praxis aus?

Lerch: Als größte von der Rainforest Alliance zertifizierte Kaffeeplantage in Costa Rica ist Aquiares ein gutes Beispiel, mit der wir seit 20 Jahren zusammenarbeiten. Dort wurde in nachhaltige Landwirtschaft investiert und mehr als 50.000 Bäume gepflanzt – mit dem Ergebnis, dass sich nicht nur die Kaffeequalität und die Erträge verbessern, sondern auch das gesamte Ökosystem. Über 100 Vogelarten wurden hier noch nie gesichtet, bevor Aquiares die Zusammenarbeit mit unserer Organisation aufnahm. Solche Projekte zeigen, dass langfristige Nachhaltigkeit funktioniert.

Nach außen sichtbar ist explizit das Frosch-Siegel. Was bedeutet Rainforest-Alliance-zertifizierter Kaffee?

Lerch: Das Siegel steht für nachhaltig angebauten Kaffee, der sowohl ökologische und soziale als auch wirtschaftliche Standards erfüllt. Als Symbol für unser Siegel haben wir den Rotaugenlaubfrosch gewählt, weil Frösche Bioindikatoren sind – eine gesunde Froschpopulation weist auf ein gesundes Ökosystem hin. Insgesamt sind es über 150 Kriterien, die eine Kaffeefarm für eine Zertifizierung erfüllen muss. Beispielkriterien sind: das Verbot von Entwaldung, Wasserschutz, faire Arbeitsbedingungen, Schulungen für Bauern und der Zugang zu besseren Märkten. Es geht aber nicht nur um ein Logo, sondern um langfristige Verbesserungen.

Wie verläuft der konkrete Weg einer Zertifizierung?

Lerch: Farmen oder Kooperativen melden sich bei unserem Programm an und erhalten Schulungen zu nachhaltigen Anbaumethoden. Danach folgt eine umfassende Betriebsbewertung. Externe, unabhängige Auditoren überprüfen schließlich vor Ort, ob die Farm unsere Kriterien erfüllt. Das Audit dauert in der Regel mehrere Tage und findet jährlich statt. Werden alle Standards eingehalten, erhält die Farm das Zertifikat – zunächst für drei Jahre, aber mit jährlicher Kontrolle. Werden Verstöße festgestellt, muss die Farm nachbessern oder verliert die Zertifizierung.

Wie stellen Sie unabhängige Kontrollen sicher?

Lerch: Die Auditoren sind zertifiziert und prüfen nicht nur in unserem Auftrag. Alle zertifizierten Farmen und Unternehmen werden jährlich von diesen unabhängigen Stellen auditiert. Zusätzlich zu den regelmäßigen Audits führt jede Zertifizierungsstelle bei 10% ihres Portfolios unangekündigte Audits durch. Besonders sensibel kontrolliert werden die Themen Landnutzung und Entwaldung, Arbeitsbedingungen und Kinderarbeit sowie der Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln – Verstöße führen zur Aberkennung der Zertifizierung. Dank neuer Technologien wie Satellitenbildern und digitalen Risikobewertungen können wir die Einhaltung der Standards noch genauer überwachen.

Inwiefern profitieren Kaffeebauern von der Zertifizierung?

Lerch: Neben besseren Umwelt- und Arbeitsstandards erhalten zertifizierte Betriebe einen Preisaufschlag auf ihren Kaffee, den sogenannten Nachhaltigkeitszuschlag. Dieser liegt derzeit bei etwa 200 US-Dollar pro Tonne – ist aber nicht festgelegt, sondern marktgetrieben. Wichtiger als das Geld ist für viele Bauern jedoch das verbesserte Farmmanagement. Sie lernen in unseren Schulungen, nachhaltiger und klimabewusster zu wirtschaften, Ressourcen effizienter zu nutzen und wettbewerbsfähig zu bleiben.

Welche Optionen gibt es zur finanziellen Unterstützung bei einer Zertifizierung?

Lerch: Die Rainforest Alliance selbst finanziert keine Zertifizierungen und Farmen, aber wir helfen, Kooperativen mit Händlern und Röstern zu vernetzen, die Zertifizierungen unterstützen. Viele große Röster möchten nachhaltigeren Kaffee kaufen und übernehmen oft die Kosten für eine Zertifizierung. Zudem arbeiten wir mit Banken und NGOs zusammen, um Finanzierungsmöglichkeiten zu schaffen. Wir setzen uns auch dafür ein, dass Kleinbauern Zugang zu Krediten erhalten, um nachhaltiger wirtschaften zu können.

Was unterscheidet die Rainforest-Alliance-Zertifizierung vom Fairtrade-Siegel?

Lerch: Grundsätzlich setzen beide auf soziale, wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit, jedoch mit unterschiedlichen Schwerpunkten. Fairtrade fördert faire Arbeitsbedingungen, existenzsichernde Löhne und Gemeinschaftsprojekte durch eine zusätzliche, festgelegte Prämie. Die Rainforest Alliance hingegen, legt mehr Fokus auf Umwelt- und Klimaschutz sowie nachhaltige Anbaumethoden. Auch hier gibt es eine Prämie, allerdings ist diese nicht festgelegt, sondern marktabhängig. Viele Produzenten sind für beide Zertifizierungen qualifiziert, da sie sich ergänzen. Welche besser passt, hängt von den Marktanforderungen der Händler und Konsumenten ab.

Warum stehen große Konzerne wie Nestlé oft in der Kritik, obwohl sie mit Ihnen zusammenarbeiten?

Lerch: Große Konzerne wie Nestlé stehen als globale Akteure besonders stark im Fokus der Öffentlichkeit. Der kritischen Diskussionen um sie sind wir uns bewusst und nehmen diese ernst. Deshalb stellen wir durch unabhängige Audits, Transparenz und klaren Anforderungen sicher, dass Nachhaltigkeitsversprechen nicht nur Worte bleiben, sondern in messbare Fortschritte umgesetzt werden. Unsere Rolle ist es, Unternehmen in die Verantwortung zu nehmen, strenge Standards durchzusetzen und kontinuierliche Verbesserungen im sozialen, ökonomischen und ökologischen Bereich zu fördern und zu fordern. Unsere langjährige Partnerschaft mit Initiativen wie dem Nescafé Plan und dem Nespresso AAA Sustainable Quality Program basiert auf der Überzeugung, dass echter Wandel nur durch aktive Zusammenarbeit erreicht werden kann.

Was sind die größten Herausforderungen in Ihrer Arbeit?

Lerch: Eine der größten Herausforderungen ist, Nachhaltigkeit im großen Stil umzusetzen, ohne die Kleinbauern zu überfordern. Regulierungen wie das Entwaldungsgesetz oder Lieferkettengesetze schaffen neue Anforderungen, die wir in unsere Standards integrieren müssen. Gleichzeitig dürfen die Kosten für die Bauern nicht zu hoch werden. Kaffee ist sehr wetterabhängig. Steigende Temperaturen und Wetterextreme zwingen Bauern dazu, höher gelegene Anbauflächen zu erschließen oder widerstandsfähigere Kaffeesorten zu nutzen. Wir unterstützen sie dabei, etwa durch Agroforstsysteme, die Schatten und Feuchtigkeit spenden, und nachhaltige Bodenbewirtschaftung.

Bei Ihren Reisen und Projekten erleben Sie das Leben und Arbeiten in Ländern des Kaffeegürtels hautnah. Sind die Bedingungen dort für Farmer tatsächlich so schlecht, wie oftmals öffentlich berichtet wird?

Lerch: Das hängt stark vom Land ab. Brasilien und Vietnam dominieren den Weltmarkt, sind aber hoch industrialisiert. Costa Rica verfolgt ein einzigartiges Modell, bei dem alle Beteiligten, vom Bauern bis zum Exporteur, am Gewinn beteiligt werden. Die letzten Jahre waren für viele Bauern hart, vor allem wegen niedriger Preise. Heute sind die Preise für Rohkaffee historisch hoch, was vielen Farmern hilft. Aber das Problem bleibt, dass Kaffeeanbau oft wenig profitabel, anstrenngend und unsicher ist. Besonders bedroht ist Kaffee durch den Klimawandel. Studien zeigen, dass bis 2050 bis zu 50 % der Anbauflächen verloren gehen könnten. Deshalb müssen wir nachhaltige Methoden fördern, um die Zukunft des Kaffees zu sichern.

Zertifizierungen stehen immer wieder in der Kritik, nur minimale Standards zu setzen. Die Rainforest Alliance bekennt auch öffentlich, nur einzelne Schritte zu einer „besseren Welt“ beitragen zu können. Wie reagieren Sie auf diese Kritik?

Lerch: Nachhaltigkeit ist ein Prozess, die Klimakrise ein globales Problem, demnach ist ein positiver Wandel nur möglich, wenn wir alle gemeinsam handeln. Das versucht die Rainforest Alliance immer wieder publik zu machen. Eine unserer Kampagnen folgt dem Leitspruch: „Pessimism is out – We‘re all in.“ Das Video dazu symbolisiert, Nachhaltigkeitssiegel bieten den Menschen Orientierung, doch der entscheidende Schritt ist das Bewusstsein. Bewusst sein, dass es wirklich nötig ist, etwas zu tun. Unternehmen müssen nachhaltiger wirtschaften, Regierungen klare Regeln setzen und wir Verbraucher können nachhaltigere Produkte wählen.

Der Beitrag Rainforest-Alliance-zertifiziert! Doch was bedeutet das? Peter Lerch im Interview erschien zuerst auf befootec.

Ein Beitrag von Chi Tai Meißner

Smarter Konsum von tierischen Lebensmitteln- der aktuelle Trend der Lebensmittelindustrie

Smarte Verpackungen, automatisierte Logistikketten und KI-basierte Rezeptentwicklungen sind keine Science-Fiction mehr. Der nächste große Schritt könnte aber 3D-Food-Printing sein: Statt Fische im Meer zu fangen, bilden Forscher und Start-ups ihre Struktur digital nach – Schicht um Schicht. Mit einer pastösen Proteinbasis, pflanzlichen Fetten und Algenöl entsteht ein Produkt, dessen Textur verblüffend nah an natürlichen Fisch herankommt.

Was ist 3D-Food-Printing?

Ein 3D-Drucker trägt Schichten von Lebensmitteln auf, vergleichbar mit dem bereits bekannten Vorgehen der Industrie: Während dort Metallpulver oder Kunststoffe additiv verarbeitet werden, sind es hier proteinreiche Pasten oder Emulsionen. Ziel ist es, Geschmack und Textur eines tierischen Produkts nachzuahmen, ohne auf Tiere zurückzugreifen. Gleichzeitig wollen die Entwickler so viel Energie und Wasser sparen wie möglich.

Technisch betrachtet besteht eine typische 3D-Food-Druckanlage aus:

• Mehreren Kartuschen (oder Tanks) für unterschiedliche Rohstoffe (z. B. Proteinpaste, Fettkomponente, gegebenenfalls Farbstoffe oder Geschmackszusätze).

• Einem Multi-Nozzle-Druckkopf, der je nach Rezeptur Schicht für Schicht aufträgt.

• Einer Software, die CAD-ähnliche Daten verwendet und Druckpfade sowie Temperaturen steuert.

• Kühl- oder Heizmodulen, um sicherzustellen, dass die ausgedruckten Schichten stabil bleiben und eine faserähnliche Textur bilden.

Der Weg zum 3D-Fisch

Die Geschichte des 3D-Drucks reicht in den technischen Bereich der späten 1980er-Jahre zurück. Die Lebensmittelbranche wurde allerdings erst viel später aufmerksam. Zuerst wurde die Technologie bei der Herstellung von Süßigkeiten angewendet. Fortschritte bei Druckmaterialien und Software machten es möglich, nun auch vegane Fischalternativen zu drucken. Parallel dazu wurden Biotechnologien wie Mykoprotein-Fermentation immer effizienter, sodass inzwischen eine solide Proteinbasis zur Verfügung steht.

Das Wiener Start-up Revo Foods hat dieses Trend 2021 aufgegriffen. Weitere Mitstreiter wie Novish oder Oshi betraten zum gleichen Zeitraum den Markt.

„Der Ozean steht unter Druck“, sagt Firmengründer Robin Simsa. „Warum also nicht den “Lachs” anderswo produzieren und trotzdem den Geschmack und die Nährwerte liefern?“ Um dies zu erreichen, hat das Unternehmen eine eigene 3D-Structuring Technology entwickelt. Mithilfe verschiedener Düsen werden Proteinmasse und pflanzliches Fett so geschichtet, dass am Ende ein filetförmiges, faseriges Endprodukt entsteht, das auch die bekannten weißen Streifen aufweist.

Revo Foods setzt auf zwei bis drei separate Extruder innerhalb innerhalb eines einzigen Druckkopfs. Dabei werden Proteinpaste und eine Fettemulsion unterschiedlich dosiert und wechselweise aufgetragen. Kontrollierte Drucktemperaturen (oft im Bereich zwischen 20 bis 60 °C) sorgen dafür, dass die Masse nicht wegläuft oder zu schnell aushärtet, während Schichtdicken von teils unter 1 Millimeter den feinen „Fisch-Look“ erzeugen.

Der 3D-Druck ist noch nicht ausgereift

Zwar versprechen die ersten Pilotprojekte bereits erstaunliche Ergebnisse, doch Revo Foods und auch andere Forschungsgruppen betonen, dass die Technologie sich noch im Aufbau befindet. Steakholder Foods wurde beispielsweise 2019 gegründet und befindet sich noch in der Forschungsphase. Das 2021 gegründete Startup Oshi hat seine Fischalternative schon in US-Amerikanische Restaurants gebracht, den Weg in den europäischen Einzelhandel haben Oshis Produkte aber noch nicht geschafft. Anders als in der Medizin- oder Automobilindustrie, wo 3D-Druck schon lange bewährt ist, fehlen in der Lebensmittelbranche Standards und etablierte Verfahren.

Hinzu kommt, dass kostspielige Anschaffungen für den Druckerbau anfallen und Fragen zur Energieeffizienz noch nicht final geklärt sind. Denn nur wenn der 3D-Druck tatsächlich Ressourcen schont und einen kleineren CO₂-Fußabdruck hinterlässt, kann er einen ökologischen Mehrwert bieten. Dasselbe gilt für das Thema Regulierung: Da es sich um ein Verfahren handelt, das in Europa vor dem 15. Mai 1997 nicht üblich war, könnte für 3D- Food-Produkte die Novel-Food-Verordnung greifen.

Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) betont hierzu: „Der verantwortliche Lebensmittelunternehmer muss die Sicherheit und Verkehrsfähigkeit 3D- gedruckter Lebensmittel gewährleisten. Lebensmittel, bei deren Herstellung vor dem 15. Mai 1997 ein in der EU nicht übliches Verfahren zur Herstellung von Lebensmitteln angewandt wurde, fallen unter die Novel-Food-Verordnung (EU) 2015/2283. Ob dies der Fall ist, muss im Einzelfall geprüft werden.“

Zudem erfordern viele Prototypen noch Handarbeit, etwa beim Nachfüllen der Rohstoffe und bei der Qualitätssicherung. Um in industrielle Maßstäbe vorzudringen, braucht es häufig parallel betriebene Druckköpfe oder automatisierte Druckstraßen, die den Durchsatz erhöhen. Doch je höher die Druckgeschwindigkeit, desto sorgfältiger muss die Viskosität des Materials verwaltet werden, damit die Masse nicht zusammenfällt.

Blick hinter die Kulissen

Um den Produktionsprozess zu verstehen, hilft ein Blick in die Labore – etwa in die der Universität Hohenheim, wo Ahmed Fahmy und sein Team forschen. Die Wissenschaftler experimentieren mit Nebenströmen wie Haferresten oder gepressten Aprikosenkernen, die normalerweise im Abfall landen. „3D-Druck erlaubt uns, diese Rohstoffe in neue Formen zu bringen. Wir können Geschmack, Textur und Nährwerte gezielt steuern“, erklärt Fahmy. Der größte Knackpunkt in diesem Prozess ist laut Fahmy das Viskositätsmanagement. „Wir brauchen eine Konsistenz, die dünnflüssig genug ist, um durch die Düse zu gleiten, aber stabil genug, damit das Modell nicht in sich zusammenfällt. Zusätzlich steuern wir pH-Wert und Temperatur, um Mikroorganismen in Schach zu halten. Gerade im Lebensmittelbereich sind Hygienekonzepte, also etwa Edelstahldüsen und CIP-Reinigungssysteme, unverzichtbar.“ Ein Vorteil dieser additiven Fertigung liegt in der vergleichsweise kleinen Anlagengröße, mit der man bereits Prototypen anfertigen kann. Das eröffnet langfristig Chancen für personalisierte Lebensmittelproduktion: Ob Sportlernahrung oder Schonkost für ältere Menschen – mit 3D-Druck lassen sich Rezepte individuell anpassen.

Mykoprotein als Basis für „Fisch“

Während manche Start-ups mit Erbsen- oder Sojaeiweiß arbeiten, setzt Revo Foods vor allem auf Mykoprotein – eine proteinreiche Substanz, gewonnen aus Pilzen. Sie erinnert in ihrer faserigen Struktur an Fleisch oder Fisch und erfordert weniger Wasser und Landfläche als herkömmliche Tierzucht. Durch Fermentation bestimmter Pilzkulturen entsteht eine Masse, die getrocknet oder teils enzymatisch behandelt wird, um eine leicht faserige Struktur zu erhalten. Beim 3D-Druck wird sie mit Bindemitteln – zum Beispiel anderen pflanzlichen Proteinen – und Feuchtigkeit zu einem „druckbaren Gel“ verarbeitet. Kleine Anpassungen in der Feuchte- und Lipidzusammensetzung können das Mundgefühl deutlich verändern: von „lachsartig“ bis „thunfischähnlich“. Algenöl liefert zusätzlich Omega-3-Fettsäuren und bringt eine authentische „Fisch-Note“ ins Endprodukt.Dennoch bleibt abzuwarten, wie sich das Verfahren im industriellen Maßstab schlagen wird. Ähnlich wie bei neuen Bewässerungstechnologien oder selbstfahrenden Traktoren in der Landwirtschaft stellt sich die Frage, wie Haltbarkeit, Transport und Lagerung am besten organisiert werden können.

Fisch aus dem Drucker als Beitrag zur Nachhaltigkeit?

Die Idee klingt vielversprechend: Anstatt wilde Bestände zu überfischen oder Fische in engen Aquakulturen zu züchten, könnte der Löwenanteil künftig aus pflanzlichen Proteinen stammen. Das entlastet Meere, reduziert Mikroplastik in Lebensmitteln und umgeht den oft hohen Antibiotika-Einsatz in Fischfarmen. Doch noch ist unklar, ob sich diese Vision so leicht in den Alltag übertragen lässt. Konsumenten reagieren teils skeptisch, wenn es um „gedrucktes Essen“ geht. Auf der anderen Seite gibt es bereits viele Flexitarier und Veganer, die nach Alternativen suchen. In ersten Verkostungen erzielte das 3D-Lachsfilet auffällig positive Bewertungen. Um die Konsistenz eines echten Fischfilets zu erreichen, wird beim Druck oft ein Wechselspiel aus Protein- und Fettsträngen erzeugt. Das Fett „schmilzt“ beim Erhitzen leicht, was beim Auseinanderziehen mit der Gabel den typischen „Fish Flake Effect“ ergibt. Je nach Druckmuster (z. B. wellenförmige Layer) kann das Endprodukt mehr oder weniger faserig wirken.

3D-Food-Printing ist das Ziel

Von Prototypen bis zur Marktreife ist es zwar noch ein langer Weg, doch das Beispiel zeigt: Der technische Fortschritt in der Lebensmittelproduktion geht rasant voran. Wie beim Einsatz von Digitalen Zwillingen in der Landwirtschaft – ob auf dem Feld oder sogar unter Wasser – soll moderne Technologie helfen, Effizienz zu steigern und Ressourcen zu schonen.

Doch ähnlich wie bei Landwirten, die in neue Maschinen und digitale Lösungen investieren müssten, stellen sich auch bei 3D-Food-Printing finanzielle und regulatorische Hürden. Künftige Anlagen könnten sogar mit Machine Learning arbeiten, das Rezepturen in Echtzeit anpasst – basierend auf Sensor-Daten über Viskosität, Temperatur und Feuchte im Druckkopf. Damit ließen sich verschiedene Texturen, Geschmacksrichtungen oder Nährstoffprofile auf Knopfdruck erzeugen. Sollte es gelingen, die Prozesse energieeffizient und kostengünstig zu gestalten, könnte 3D-Food-Printing tatsächlich zu einem wichtigen Baustein einer nachhaltigeren Zukunft werden.

Eine Förderung durch öffentliche Finanzmittel ist für diese Technik möglich, wenn sie nachweislich einen Beitrag zu nachhaltiger Ernährung leistet. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft unterstreicht hier: „Projekte, die sich mit dieser Technologie beschäftigen, können im Rahmen der Innovationsförderung des BMEL grundsätzlich förderfähig sein – vorausgesetzt, sie leisten einen klaren Beitrag zu einer nachhaltigeren Ernährung, sie adressieren die vielfältigen Herausforderungen in diesem Bereich und sie erfüllen die notwendigen Kriterien für eine Förderung.“

Der Beitrag Vom überfischten Meer in den 3D-Drucker – Eine Chance für unsere Ernährung erschien zuerst auf befootec.

Nemo’s Garden ist ein ambitioniertes Projekt, das sich auf den Anbau von landwirtschaftlichen Gütern unter Wasser, nämlich im Meer, spezialisiert hat. Zusammen mit der Plattform Siemens Xcelerator von Siemens Digital Industries Software werden die Unterwasser-Gewächshäuser anhand eines umfassenden digitalen Zwillings vom Land aus überwacht und gesteuert. Wie das genau funktioniert, erklärt Tom Tengan von Siemens, der selbst an der Zusammenarbeit mit Nemo’s Garden beteiligt ist.

Tom Tengan ist Direktor des Digital Enterprises bei Siemens. In seinem Verantwortungsbereich liegt unter anderem, die Geschäftsziele der Kunden mit den Strategien zur Nutzung eines robusten und skalierbaren Lösungsportfolios in Einklang zu bringen. In seinen 25 Jahren bei Siemens hat Tengan mit Kunden aus den verschiedensten Industriebereichen zusammengearbeitet. Sein Ziel ist es, eine Schnittstelle zwischen Menschen, Prozessen und Technologien zu erschaffen. Tom ist Absolvent der University of Hawaii in Manoa und hat einen Bachelor in Maschinenbau.

© Siemens

Anwender*innen des Digitalen Zwillings

Wer ist die Zielgruppe von Siemens Xcelerator?

Tengan: Früher bestand unsere Zielgruppe eher aus Produktentwicklern, wie zum Beispiel Boeing, Apple oder Medtronic, die greifbare diskrete Produkte herstellen. Sie nutzen unsere Plattform, um ihr Fahrwerk oder den Rumpf eines Flugzeugs zu entwerfen und zu analysieren. Heute sind die traditionellen Grenzen, wie unsere Produkte verwendet werden, so gut wie verschwunden.

Nemo’s Garden ist ein hervorragendes Beispiel dafür. Sie verwenden unsere Software nicht nur, um die Biosphären zu analysieren, die die sichere Umgebung für das Wachstum von Pflanzen unter Wasser schaffen. Außerdem verwenden sie für den gesamten Anbau- und Ernteprozess. Sie bauen einen digitalen Zwilling der Umwelt, des Bodens, der Luft oder der Feuchtigkeit, um zu überwachen, was dort passiert. So wissen sie, dass die Pflanzen erfolgreich wachsen. Wenn die Pflanzen irgendwelche Probleme haben, wird das mithilfe unserer Siemens Xcelerator Portfolios und unseren Hardwarelösungen erfasst. So werden automatische Anpassungen an dieser Umgebung vorgenommen. Das Endprodukt, das die Landwirte und auch Nemo’s Garden an ihre Kunden liefern, ist die Pflanze. Das ist der größte Unterschied zu unseren Industriekunden. Der Punkt ist, dass die potenziellen Anwendungen und Zielkunden aus allen Bereichen kommen können.

Nemo’s Garden ist ein Unterwasserlabor, welcher an der ligurischen Küste der italienischen Stadt Noli liegt. Seit 2012 forscht dort der Unternehmer Sergio Gamberini mithilfe der Ocean Reef Gruppe an einem nachhaltigen Anbau von landwirtschaftlichen Produkten. Seit 2019 nutzt Nemo’s Garden die offene, digitale Business-Plattform Siemens Xcelerator, um einen digitalen Zwilling der Unterwasserfarm nachzubilden.

Haben Sie weitere Kunden die aus der Landwirtschaft stammen?

Tengan: Die Anwendungsbereiche unterscheiden sich bei den verschiedenen Kunden. Einige unserer Kunden nutzen unsere Lösung auf traditionelle Weise. Beispielsweise um neue landwirtschaftliche Geräte oder Technologien für die Pflanzenernte zu entwickeln. Andere Kunden gehen aber schon einen Schritt weiter. Nemo’s Garden ist ein exzellentes Modell, welches veranschaulicht, dass es nicht nur darum geht, einen digitalen Zwilling der landwirtschaftlichen Geräte zu schaffen. Sondern einen kompletten digitalen Zwilling der Farm, einschließlich der Pflanzen, des Bodens, der Luft und des gesamten Ökosystems innerhalb der Biosphäre und der Biosphäre selbst.

Digitaler Zwilling als Chance

Wo sehen Sie die Vorteile von Digitalen Zwillingen?

Tengan: Einer der Vorteile des digitalen Zwillings besteht darin, dass damit herausgefunden werden kann, wie Pflanzen auf der ganzen Welt an verschiedenen Orten, in unterschiedlichen Tiefen und unter verschiedenen klimatischen Bedingungen angebaut werden können.
Dazu muss die Sonneneinstrahlung eines Ortes bekannt sein und wie sie den Wachstumszyklus in der Biosphäre beeinflusst. Das wiederum beeinflusst wichtige weitere Entscheidungen. Es ist wichtig zu wissen, was die Sonne an diesem Ort anrichten wird. Das kann alles virtuell erfolgen, sodass man nicht mehr an allen verschiedenen Orten testen muss, ob und wie sich etwas anbauen lässt. Wir verfügen über eine enorme Menge an digitalen Daten über das Klima und die Sonneneinstrahlung auf jedem beliebigen Teil des Ozeans überall auf der Welt. Damit können wir Simulationen durchführen, sodass wir wissen, wie sich das Klima genau auswirkt und wie die Kuppeln in diesem Bereich aussehen sollten. Der Nutzen ist also enorm, denn jetzt werden die Pflanzen praktisch dort angebaut, wo sie gebraucht werden, und die Landwirtschaft muss nicht mehr um die ganze Welt transportiert werden, was von vornherein untragbar ist. Wenn Sie versuchen, Pflanzen überallhin zu verschiffen, anstatt sie in der Nähe des Bedarfsortes anzubauen, verursachen Sie wahrscheinlich ein noch größeres Problem mit dem CO₂-Fußabdruck.

Pflanzen aus dem Meer

Was sind die ökologischen Risiken des Unterwasseranbaus?
Tengan: Das ist immer ein heikles Thema. Man kann fast nichts im Meer oder an Land tun, ohne dass sich jemand Gedanken darüber macht, wie man die Ästhetik oder das Ökosystem des Wassers beeinträchtigt. Es gibt also eine enorme Anzahl von Vorschriften und Dingen, die wir prüfen müssen, um herauszufinden, wie dies in einer skalierbaren Art und Weise geschehen kann, die den Bedürfnissen der Umwelt gerecht wird, sodass wir die natürliche Schönheit der Erde nicht zerstören.

Eines der Dinge, die wir in einigen Fällen festgestellt haben, ist, dass es im Fall von Nemo’s Garden von Vorteil sein kann, diese Gärten an bestimmten Orten anzulegen. Dort, wo die Gezeiten eine starke Erosion verursachen, können sie eine gewisse Dämpfung bewirken, die wir simulieren können. So wird die Erosion in bestimmten Strand-Bereichen minimiert. Es könnte also Situationen geben, in denen wir die Gärten tatsächlich installieren und damit der Umwelt helfen und schädliche Auswirkungen der Meeresströmung verhindern können. Es ist also alles sehr komplex.

Ich würde sagen, wir sind extrem achtsam in allen Bereichen. Für Ocean Reef und Nemo’s Garden ist es eine große Herausforderung, mit allen Gemeinden und Umweltorganisationen zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass die Umwelt nicht geschädigt wird.

Wird der Unterwasseranbau in Zukunft für die Massenproduktion geeignet sein oder ist es zum jetzigen Zeitpunkt noch schwer zu sagen, wie die Zukunft aussehen wird?

Tengan: Wir sind sehr optimistisch, dass wir mit dem, was wir bisher bewiesen haben, durchaus in der Lage sein werden, in der Zukunft eine sinnvolle Versorgung mit Lebensmitteln an den Orten des Bedarfs zu gewährleisten. 70 Prozent der Erde sind mit Wasser bedeckt. Natürlich werden wir Nemo’s Garden nicht mitten im Ozean bauen, aber es gibt überall auf der Welt eine enorme Menge an Küstenlinien, an denen es kein Ackerland gibt. An den Rändern Afrikas oder Südamerikas gibt es viele Gemeinden, die sich nicht für den Anbau von Ackerland eignen. Man kann also den Ozean nutzen, aber sollte dabei darauf achten, welche Stelle man nutzt, um die Ökologie nicht zu zerstören. Wir können auf jeden Fall Farmen in diesen Biosphären bauen, die groß genug sind, um sehr große Mengen an Ernte zu produzieren.

Das gilt vor allem für Nemo‘s Garden. Sie haben im Grunde alle Pestizide und Schädlinge aus dem Wachstum der Pflanze eliminiert. Man hat die Fähigkeit verbessert, alle Nährstoffe zu überwachen und zu liefern, die man braucht, um im Grunde ein Superfood zu schaffen. Bei der Ernte dieser Produkte haben wir durch eine Analyse der Pflanzen festgestellt, dass sie mit viel mehr Nährstoffen angereichert sind als die Pflanzen, die auf dem Acker angebaut werden und mit Pestiziden und dergleichen belastet sind. Damit haben wir die Möglichkeit, eine wirklich nährstoffreiche Landwirtschaft zu betreiben, die für die Kunden viel gesünder und effektiver ist.

Siemens und Nemo’s Garden

Inwiefern hat Siemens von der Zusammenarbeit mit Nemo’s profitiert?

Tengan: Wir haben viel über die Arbeit mit Anwendungen gelernt, die außerhalb unseres traditionellen Bereichs liegen. Nemo’s Garden hat uns dabei geholfen, neue Denkansätze zu entwickeln, wie der digitale Zwilling in einem eher esoterischen Bereich, der Landwirtschaft, eingesetzt werden kann.

Das hilft uns, über den Tellerrand zu schauen und unsere Lösungen auch für nicht traditionelle Märkte wie die Landwirtschaft anzubieten. Das gibt uns die Möglichkeit, die Bedürfnisse all unserer Kunden zu erfüllen. Wir sind großartig im Bereich Technologie. Aber Technologie ohne einen Zweck ist irgendwie bedeutungslos. Geschichten und Partner wie Nemo’s Garden sind der Grund, warum ich mich jeden Tag darauf freue, um 6:00 Uhr morgens aufzustehen, um mich auf ein Interview mit Ihnen vorzubereiten. Ich liebe meine Arbeit, weil ich an Dingen arbeiten kann, die von Bedeutung sind und spielt dabei eine wichtige Rolle. Die meisten Projekte, nicht nur Nemo, an denen ich heute arbeite, haben einen großen Einfluss auf die Nachhaltigkeit. Ich habe jetzt zwei Enkelkinder und ich habe das Gefühl, dass ich an der zukünftigen Umwelt für diese Kinder arbeite und jeder kleine Fußabdruck, den ich dazu beitragen kann, gibt mir ein wirklich gutes Gefühl.

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Bernd Rauch ist Diplom-Informatiker mit zusätzlichem Master of Business Administration (MBA) in General Management, Leadership & Communication von der Technischen Universität München. Seit 2018 ist er Softwarearchitekt am Fraunhofer Institut für Experimentelles Software Engineering (Fraunhofer IESE) und seit 2022 leitet er dort die Abteilung Architecture-Centric Engineering. Im Interview spricht er über seine Forschung zu digitalen Zwillingen.

Foto: Bernd Rauch

Der Digitale Zwilling als Chance für die Landwirtschaft

Welche konkreten Anwendungen gibt es für digitale Zwillinge in der Landwirtschaft und wie erleichtern diese die Arbeit der Landwirt*innen?
Rauch: Die Landwirtschaft ist unfassbar komplex und technologisch anspruchsvoll. Sie hat eine hohe Prozessvariabilität. Das alles zusammenzubekommen ist eine riesige Leistung. Die Landwirte arbeiten sehr oft auch nach ihrem Können und ihrer Erfahrung. Sie analysieren das Feld nicht anhand tausender Parameter, sondern sie wissen aus Erfahrung, was zu tun ist. Diese Schritte in technische Prozesse zu übertragen, ist eine Herausforderung.

Auf ihre Frage gibt es keine perfekte Antwort, in der man einfach aufzählen kann, welche Anwendungen es gibt. Ein gutes Beispiel ist die Dokumentation in der Landwirtschaft. Landwirte müssen sehr viel dokumentieren: Was sie gesät haben, was sie an Pflanzenschutz- oder Düngemitteln verwendet haben, und so weiter. Das alles müssen sie bei Behörden einreichen, um Subventionen für ihre Anbauten zu bekommen. Das sind die sogenannten Flächenprämien. Dazu muss aber unheimlich viel dokumentiert werden und das ist sehr zeitintensiv. In manchen Fällen findet das sogar noch auf Papier statt.

Die Digitalisierung in der Landwirtschaft ist wie die Digitalisierung in Deutschland generell – könnte wirklich besser laufen. Das wäre eine sehr erleichternde Anwendung für einen digitalen Zwilling in der Landwirtschaft. Dieser Zwilling hätte dann alle Daten zu den Arbeitsgängen der Landwirte gesammelt und könnte sie mit einem Knopfdruck bei der zuständigen Behörde einreichen. Damit wäre den Landwirten sehr viel geholfen.

Wie wird das Thema Digitalisierung in der Landwirtschaft und die digitalen Zwillinge von den Landwirt*innen angenommen?
Rauch: Die Idee, die wir mit dem digitalen Zwilling hatten, wurde verschieden angenommen. Auf der einen Seite wünschen sich die Landwirt*innen Erleichterungen für ihre Arbeit und möchten das gerne umsetzen. Auf der anderen Seite sind die Landwirte schon unter Kostendruck und können sich größere Investitionen nicht leisten. Die Anforderung an die Digitalisierung ist, dass die Dinge einwandfrei funktionieren. Das ist aber noch nicht immer so. Die Technologien sind teilweise noch nicht ganz ausgereift. Daher denken viele Landwirte oft, dass die digitalisierten Geräte an sich nicht funktionieren. In einigen Fällen haben die Betriebe auch noch keine Breitband-Anbindung, sodass von vornherein wenig digitalisiert werden kann. Das alles spielt immer mit rein. Darin müssen auch die Anbieter dieser Lösungen und auch wir in der Forschung besser werden, den Nutzen für die Landwirte in den Vordergrund zu stellen. Oft ist der Nutzen für die Landwirte gegenüber den Kosten zu gering.

Definition Digitaler Zwilling

Ein digitaler Zwilling ist laut dem Fraunhofer IESE ein virtuelles Abbild eines physischen Objekts, das den aktuellen Zustand des Systems zeigt und dadurch das Verhalten des Systems vorhersagen kann. Auch fungiert er als Schnittstelle zur Veränderung des aktuellen Zustandes. Die Sammlung der Daten am physischen Objekt erfolgt u.a. durch Sensorik, die Aufbereitung dieser Daten wird jeweils mit verschiedener Software verwaltet.

Fraunhofer IESE

Massentauglichkeit des Digitalen Zwillings

Wie massentauglich ist der digitale Zwilling aktuell für die Landwirtschaft?
Rauch: Da ist noch gar nichts massentauglich. Man muss dabei aufpassen: oft wird der Begriff des digitalen Zwillings als Marketing-Begriff verwendet. Es gibt nicht die einzige Definition eines digitalen Zwillings. In der Industrie gibt es zum Beispiel schon Technologien, die als digitaler Zwilling bezeichnet und auch eingesetzt werden können. In der Landwirtschaft gibt es meines Wissens noch nichts Massentaugliches, was ich als digitaler Zwilling benennen würde. Das wird wahrscheinlich noch einige Zeit dauern. Das wird die Entwicklung zeigen.

Wie hoch wäre der finanzielle Aufwand, um einen digitalen Zwilling zu nutzen? Könnten sich auch Landwirte mit weniger finanziellen Mitteln diese Technologie leisten, oder werden diese dann von der Konkurrenz mit mehr finanziellen Mitteln abgehängt?
Rauch: Das spielt eine sehr große Rolle. In Ostdeutschland ist zum Beispiel die Struktur der landwirtschaftlichen Betriebe ganz anders als im Südwesten oder Süden. Dort gibt sehr große Nachfolgebetriebe der Produktionsgenossenschaften aus DDR-Zeiten, oft mit hunderten Hektar an Land. Diese können alleine von den Betriebsergebnissen her in viel mehr teure Technologie investieren als Landwirte mit kleinen Betrieben. Das betrifft die Landtechnik, also zum Beispiel Traktoren und Erntemaschinen, genauso wie IT-Systeme und Softwarelösungen. Prinzipiell ist der Strukturwandel in der Landwirtschaft ein großes Thema. Der Trend geht von kleinen Familienbetrieben hin zu Großbetrieben, die wie industrielle Unternehmen geleitet werden.

Finanzierung

Digitale Zwillinge werden nicht unmittelbar von Landwirt*innen verwendet sondern immer über eine weitere softwarebasierten Lösungen oder Systeme, die darauf zugreifen. Die Kosten für digitale Zwillinge werden üblicherweise über die genutzte Software oder Maschine finanziert. 

Probleme des Digitalen Zwillings in der Landwirtschaft

Auf welche Probleme sind Sie bei Ihrer Arbeit mit digitalen Zwillingen in der Landwirtschaft gestoßen?
Rauch: Das erste Problem war, dass die Arbeitsprozesse in der Landwirtschaft sehr komplex sind und es wenig bis keine öffentlich verfügbare Dokumentation dazu gibt. Daher war zunächst auch unklar, wie diese Prozesse durchgängig von Anfang bis Ende in die digitale Welt übertragen werden können. Diese Prozesse zu digitalisieren, ist also eine große Herausforderung. Die Analyse und Dokumentation der Prozesse waren das Erste, was wir machen mussten, um überhaupt ein Gefühl für landwirtschaftliche Arbeit zu bekommen.

Weitere Probleme sind, dass die verschiedenen Anbieter versuchen, sich in dem digitalen Gesamt-Ökosystem Landwirtschaft ihren Platz zu sichern. Das ist wie in der normalen Plattform-Ökonomie. Es gibt beispielsweise auch nur ein Facebook und ein Twitter und so weiter. Der Anbieter, zu dem die meisten Leute hingehen, gewinnt. Das ist in der Landwirtschaft sehr ähnlich. Die Anbieter versuchen eher, die Kunden zu sich ins Ökosystem zu bringen, anstatt das eigene Ökosystem für andere Anbieter zu öffnen. Das macht es schwer, einen digitalen Zwilling zu entwickeln, der für alle Ökosysteme offen ist und auch von diesem genutzt wird.

Das dritte Problem ist das Geld für Investitionen in digitale Lösungen. Es wird zwar unheimlich viel subventioniert, die Ernährung ist ja auch sehr wichtig, aber davon bleibt ganz wenig in der digitalen Landwirtschaft hängen. Die Landwirtschaft kann sich die Digitalisierung nur schwer leisten. Das müsste auch mehr subventioniert werden.

Die Zukunft ist digital

Wie sehen Sie die Entwicklung der Digitalisierung der Landwirtschaft? Glauben Sie, dass der digitale Zwilling in Zukunft das Handwerk der Landwirte verdrängen kann?
Rauch: Die Chance besteht, aber in welche Richtung sich alles entwickelt, ist schwer zu sagen – der digitale Zwilling ist auch eher die Basis für digitale Anwendungen und zielt nicht darauf ab, die Entscheidungen von Landwirt*innen zu übernehmen, er soll sie eher unterstützen. Das kommt auch auf den Markt an, auf dem sie agieren. In Deutschland gibt es viele Landwirte, die ihr Handwerk und auch die Kontrolle über ihre Arbeit nicht abgeben möchten. Sie sind zwar offen gegenüber der Technologie, aber auch skeptisch, weil vieles noch nicht optimal funktioniert. Es ist aktuell auch sehr unklar, wie solche Dinge finanziert werden sollen oder auch ob sie wirklich zuverlässig funktionieren und so weiter. Dadurch kann ich keine richtige Tendenz angeben, wie sich die Landwirtschaft entwickeln wird.

Ich würde vermuten, dass in den kommenden Jahren der Trend stark zum ökologischen Landbau geht, wo die mechanischen Handgriffe gebraucht werden. Dann werden autonome Systeme wie Feldroboter mehr gefragt sein, die das zurückgehende Angebot an Saisonarbeitskräften ausfüllen. Solche Systeme können und werden digitale Zwillinge zur Erfüllung ihrer Arbeitsaufträge nutzen, womit sich auch für die Zwillinge die Chance ergibt, sich am Markt durchzusetzen.

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