Was Nahrungsmittel mit Künstlicher Intelligenz zu tun haben

Bregenz, Zürich Im Rahmen der Kooperation „FTW – Forschung, Technologie und Wissenschaft“ laden die Vorarlberger Nachrichten zusammen mit der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich einmal im Jahr zum Symposium der Zukunft und bringen so die Universität für einen Tag nach Vorarlberg.  In seiner sechsten Auflage am Dienstag widmete sich das Symposium heuer dem Thema „Landwirtschaft und Food – Vom Gras ins Glas“. Moderiert wurde die „Universität für einen Tag”, die im eindrucksvollen Kuppelsaal der Vorarlberger Landesbibliothek stattfand, von VN-Chefredakteur Gerold Riedmann.

An der Schnittstelle

Dazu gaben in der Landesbibliothek vier Professoren der ETH Zürich – Erich J. Windhab, Achim Walter, Michael Kreuzer und Lutz Wingert – Einblicke in die innovative Forschung zu den verschiedensten Aspekten in der Nahrungsmittelproduktion und wie diese bereits jetzt – aber vor allem in Zukunft – funktionieren kann und muss. Dabei spielt auch die Künstliche Intelligenz (KI) eine entscheidende Rolle. KI transformiert unsere Welt in einem rasanten Tempo und öffnet Türen zu bisher unvorstellbaren Möglichkeiten auch in der Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion. „Wie kann KI dazu beitragen, nachhaltigere, effizientere und resiliente Lebensmittelsysteme zu schaffen, die sowohl unseren Planeten als auch seine Bewohner(innen) nähren?“ ist das Thema des Vortrages eines Experten, der tief in die Schnittstelle von Pflanzenwissenschaft und Künstlicher Intelligenz eingetaucht ist: Prof. Dr. Achim Walter. 

Neben dem Thema KI beschäftigten sich die Vorträge mit Tierernährung bis hin zu pflanzenproteinbasierten Lebensmitteln und philosophischen Überlegungen zu Produktion, Verteilung und Konsum von Nahrung heute und in der Zukunft. Die Vorträge wurden von den ETH-Professoren „entlang der Produktionskette organisiert”.

Vom Gras ins Glas: Landwirtschaft und Food

Erich J. Windhab. Prof. für Lebensmittelverfahrenstechnik

„Nicht verzichten auf Fleisch, aber reduzieren”

„Es lohnt sich, zum Flexitarier zu werden”, stellt Prof. Erich J. Windhab fest, dessen Forschungs- und Lehrthemen Verfahrenstechnik und Materialwissenschaften im Lebensmittelbereich sind. Vor dieser ganz praktischen Empfehlung zeigte Windhab auf, welche Flächen für die Fleischproduktion benötigt werden. Rund 80 Prozent der Ackerflächen werden für Futtermittel verwendet, doch viele der verfügbaren Flächen für die Lebensmittelproduktion seien eben auch Grasland und das werde als Weidefläche genutzt, „also nicht Verzicht, sondern Reduzierung des Fleischgenusses” sei das Gebot im Zeichen der Nachhaltigkeit und natürlich der Gesundheit der Konsumenten.

Die ETH und speziell Windhab erforschen und entwickeln die Verbesserung von pflanzenproteinbasierten Lebensmitteln. Der Prozess, um diese Lebensmittel in Qualität und Nachhaltigkeit zu optimieren, wird in den Labors der ETH und dem Uni-Startup „planted” so perfektioniert, dass statt eines „labbrigen Pattys” ein Produkt mit der fibrilen Struktur von Fleisch erzeugt werden kann, und das mit „hoher Qualität, Lebensmittelsicherheit, Bezahlbarbarkeit und Nachhaltigkeit”. Angewendet wird das „Reverse Engineering”, also das Entwickeln vom Ziel aus angewendet, so der Lebensmittel-Forscher in seiner „Vorlesung”.

Michael Kreuzer. Professor für Tierernährung

Weshalb Nutztiere in den Alpen bleiben dürfen

Auch wenn es einen Trend dazu gibt, im alpinen Raum Gemüse und Getreide anzubauen, sieht der Professor für Tierernährung, Michael Kreuzer, der neben seiner Professur an der ETH auch Positionen in Göttingen und München inne hat und als Gutachter internationaler Fachpublikationen höchstes Ansehen genießt, die beste Nutzung doch die als Grünland, das am besten mit Tierhaltung genutzt wird.

Sollte die Tierhaltung durch Ackerbau in der Alpenregion mit ihren oft extremen Geländeverhältnissen ersetzt werden, gibt es doch Argumente, die eindeutig dagegen sprechen. „Betriebe im Grünland müssen aufgeben, die Grünlandflächen, die die Alpen bzw. Almen prägen, verschwinden – ein Problem auch für den Tourismus. Die Weideflächen der Alpen werden weniger, wobei Vorarlberg mit rund 8000 Rindern, die den Sommer auf der Alpe verbringen, noch eine positive Ausnahme ist, so Kreuzer.

Der Nutzungsgrad und die -dauer kann man erhöhen. Natürlich sollen die Tiere auch mit der richtigen Nahrung gefüttert werden, dann ist die Alpenregion besser genutzt mit Nutztierhaltung, als wenn man auf eine Pflanzenproduktion umstellen würde. „Gerne kann man Pflanzen anbauen”, so der Experte in seinem Vortrag, „doch nicht flächendeckend”.

Achim Walter. Professor für Kulturpflanzenwissenschaften

Agrararbeit mithilfe von Künstlicher Intelligenz

Künstliche Intelligenz und Landwirtschaft klingt erst einmal wunderlich, aber es ist möglich. „Es geht nicht um den Bananenanbau auf der Alpfläche oder darum, dass ChatGPT bessere Pflanzen erzeugen kann“, sagt Achim Walter, Professor für Kulturpflanzenwissenschaften an der ETH Zürich. „Es geht darum, wie wir den Anbau verbessern und große globale Herausforderungen angehen können.“ Dabei wird großer Wert auf die Nachhaltigkeit, Ökonomie und verbesserte Sozialaspekte gelegt.

„Landwirtschaft, wie sie derzeit betrieben wird, muss sich rasch ändern. Im Bereich der Almwirtschaft über die Schweiz oder Vorarlberg hinaus“, betont Walter. Besonders wenn es um die Nutzung der Pestizide geht, aber auch anderen Mitteln wie Stickstoffdünger. „Das dient dazu, dass Pflanzen besser wachsen. Es wird mehrfach im Jahr eingesetzt.“ Mithilfe einer Drohne oder eines Satelliten kann Stickstoffdünger aus der Luft schnell verstreut werden. „Dabei können bis zu 23 Prozent der Stickstoffausgaben eingespart werden, wenn man es vernünftig anwendet“, betont Walter. Geräte können außerdem so programmiert werden, dass sie die Pflanzen nicht flächig spritzen, sondern nur das Unkraut. Das Kraut kann aber auch mithilfe eines Roboters gezielt weggemäht werden. „Somit können mithilfe künstlicher Intelligenz Daten mit lernenden Algorithmen prozessiert werden.“

Lutz Wingert. Professor für praktische Philosophie

Was man unter guter Nahrung versteht

„Was soll als gutes Essen gelten? Und was sind Mittel und Probleme, die Maßstäbe für gute Nahrung wirksam werden zu lassen?“ – Das sind die Fragen, die Lutz Wingert, Professor für praktische Philosophie an der ETH Zürich, am Ende des ereignisreichen Tages stellt. Unter Wingerts Forschungsschwerpunkte fallen unter anderem Ethik, politische Philosophie, Sozialphilosophie und Erkenntnistheorie.

„Ist eine gute Nahrung, eine, die umweltschonend und klimaschützend erzeugt wird oder doch die, die gesund ist für den Konsumenten?“, lässt Wingert im Raum stehen. Dabei seien auch kulturelle Vorstellungen des Genusses zu beachten. „Der Braten auf dem Sonntagstisch, das Grillen in Geselligkeit, aber auch physiologische Faktoren des Geschmackes zählen dazu.” Auch Essensgewohnheiten müsse man bei der Beantwortung der oberen Frage beachten. „Ich bin kein Spezialist, aber ich glaube, dass Ernährungsgewohnheiten vom Wissen über die eigene Gesundheit und Verfügbarkeit abhängen.“ Mehrere Thesen verdeutlicht der Professor, bevor er zum Schluss kommt: „Wer glaubt, gesunde und ökonomisch verträgliche Nahrung sei auch bei stetig wachsender Bevölkerung möglich, der irrt sich.“