Algen und Seetang werden auf der ganzen Welt sowohl von Menschen als auch von Haustieren gegessen. Mehrere Arten werden in allen Bereichen verwendet, von Kosmetika und Lebensmittelzusatzstoffen bis hin zu Düngemitteln und Medikamenten.
Algen und Seetang gehören jedoch auch zu gefährdeten Ökosystemen, die von übermäßiger Ausbeutung bedroht sind. Dies wollen Forscher und Industrie durch den Einsatz künstlicher Intelligenz verhindern.
„Wenn wir Algen ernten, ohne einen Bewirtschaftungsplan zu haben, gefährden wir diese empfindlichen Ökosysteme und die Artenvielfalt, zu der sie gehören“, sagt Nadav Bar, Professor an der Abteilung für Chemieingenieurwesen der NTNU.
Bar sagt, dass die Gesellschaft bei Algen und Seetang nicht den gleichen Fehler machen sollte wie bei den Fischbeständen.
„Große Teile der weltweiten Fischbestände sind entweder völlig erschöpft oder überfischt, und der Anteil der Fischarten, die in nachhaltigen Mengen im Meer vorkommen, geht dramatisch zurück. Beispielsweise ist Kabeljau aus kanadischen Gewässern fast vollständig verschwunden“, sagt Bar.
Nach Angaben der Zwischenstaatlichen Plattform für Wissenschaft und Politik für Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen (IPBES) sind eine Million Pflanzen- und Tierarten weltweit vom Aussterben bedroht. Ungefähr 66 % der Ozeane auf unserem Planeten sind von menschlichen Aktivitäten betroffen.
Deshalb ist es wichtig, richtig zu planen, wie wir Algen und Seetang verwenden.
Europäische Pläne mit künstlicher Intelligenz
Bar koordiniert ein großes neues EU-Horizont-Europa-Projekt namens iCulture, eine Zusammenarbeit mit 17 Partnern aus 10 Ländern. Ziel ist es, Algen und Seetang als nachhaltig wichtige Ressource nutzen zu können und gleichzeitig die Artenvielfalt zu schützen.
„Wir werden künstliche Intelligenz nutzen, um diese gefährdeten Ökosysteme besser zu verstehen und sicherzustellen, dass wir Ressourcen intelligent nutzen“, sagt Bar.
Mehrere große Unternehmen versuchen bereits, umweltfreundliche Methoden in ihrer Produktion einzusetzen, doch diese Bemühungen machen nur einen kleinen Teil ihrer Aktivitäten aus.
iCulture ist ein großes Forschungsprojekt unter der Leitung der NTNU in Trondheim.
„Wir entwickeln künstliche Intelligenz, die die Anfälligkeit bekannter Algen- und Seetangarten untersucht. Außerdem identifizieren wir neue Arten, die chemische Substanzen mit großem Potenzial für die Gesellschaft enthalten. Wenn uns das gelingt, können sie kommerziell geerntet werden“, sagt Bar.
Sowohl Alginate als auch Düngemittelprodukte für die Agrarindustrie werden derzeit aus Makroalgen hergestellt, allerdings werden für diese Produkte nur bestimmte Teile dieser Meerespflanzen verwendet. Derzeit landen über 70 % der Pflanzenmasse einfach im Abfall.
„Aus diesem Grund entwickeln wir auch einen auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmus, der speziell modifizierte Bakterien anweist, den Rest des Algenrohmaterials zu verbrauchen. Dadurch wird das verbleibende Rohmaterial in wertvolle Produkte umgewandelt, und es entstehen keine Rückstände oder.“ Abfall“, sagt Bar.
Diese modifizierten Bakterien produzieren nützliche, teure chemische Substanzen wie antimikrobielle Moleküle und Antioxidantien.
„Die neue KI-gestützte Technologie basiert auf Algorithmen, die derzeit in beliebten Computerspielen wie StarCraft und Civilization verwendet werden“, sagt Professor Bar.
An dem Projekt sind Personen aus vielen Bereichen beteiligt, darunter Meeresbiologen, Genetiker, Experten für künstliche Intelligenz und Modellierung, Umweltingenieure, Verfahrenstechniker und Kybernetiker, Sozialwissenschaftler sowie Personen aus der Branche selbst.
Finden Sie heraus, wann und wo geerntet werden muss
Forscher und Industrie untersuchen die Auswirkungen der Ernte auf die Algen- und Kelpbestände. Sie untersuchen auch, wie sich der Klimawandel auf die Bestände auswirkt und wie sich Ökosysteme nach der Ernte erholen. Die Daten können Aufschluss darüber geben, wo und wann eine nachhaltige Ernte erfolgen sollte.
„Mithilfe von Algorithmen für maschinelles Lernen analysiert iCulture über 80 TB an Daten. Dies liefert uns wichtige Informationen, die es uns ermöglichen, die Ernte von Algen und Seetang mit dem Schutz des Ökosystems zu kombinieren. Es hilft uns, eine weniger invasive Ernte durchzuführen. Wir zeigen, dass es möglich ist.“ „Algen- und Seetangernte mit Umweltaspekten zu verbinden“, sagt Bar.
Eine verantwortungsvolle Ernte stellt sicher, dass die Ressource nicht erschöpft wird, was sowohl der Industrie als auch den Ökosystemen zugute kommt.
Georg Kopplin ist Forschungsleiter bei Alginor ASA und verantwortlich für die Verarbeitung der Rohalgen- und Kelpmaterialien in diesem Projekt.
„Alginor erntet Seetang entlang der norwegischen Küste, und unser Ansatz war schon immer die vollständige Nutzung von Seetang und eine Null-Abfall-Politik. Das bedeutet, dass wir Seetang in alle seine Bestandteile aufteilen, wie Alginat, Fucoidan und Zellulose. Diese werden in verwendet der Medizin-, Pharma-, Lebensmittel- und Textilindustrie“, sagt Kopplin.
Besonders interessant ist die Fermentation.
„Durch die Fermentation können wir mehr Rohstoffe nutzen. Dadurch erhöht sich der Gesamtwert des Rohstoffs und wir können viele verschiedene Produkte anbieten“, sagt der Forschungsleiter.
Langjährige Erfahrung führt zu einer nachhaltigen Ernte
Viele Branchenakteure in Norwegen stützen sich bei der Ernte von geknotetem Seetang auf jahrelange Erfahrung.
„Die Ernte von Knäuel- und Knotentang ist in Norwegen derzeit nachhaltig, und das schon seit 1937“, sagt Caroline Haukeland, Gründerin von Polar Algae.
Das in Hammerfest ansässige Unternehmen erntet Algen für die Verwendung in verschiedenen Produkten. Die Ernte erfolgt rotierend, sodass nur alle fünf Jahre die gleichen Flächen abgeerntet werden.
„Für Polar Algae ist es wichtig, dass wir unsere Flächen nach einem wissenschaftlich fundierten Managementplan bewirtschaften“, sagt Stig Ove Hjelmevoll, Forschungsdirektor bei Polar Algae.
Das Unternehmen erforscht, wie sich unterschiedliche Erntemethoden auf Fauna und Flora in der Gezeitenzone auswirken.
„Mithilfe künstlicher Intelligenz können wir einen dynamischen Managementplan erstellen, der auf Parametern basiert, die über die Messung der regenerierten Biomasse, des Klimawandels, des Wetters usw. hinausgehen“, sagt Hjelmevoll.
„Sowohl die Industrie der Zukunft als auch die Umweltpolitik der Zukunft werden von iCulture profitieren, da es uns ermöglicht, natürliche Ressourcen zu nutzen und gleichzeitig einen minimalen ökologischen Fußabdruck zu hinterlassen“, sagt Bar.