Joyn Bio will das Düngemittelproblem der Welt mit Mikroben lösen

Pflanzen im Gewächshaus von Joyn Bio in Woodland, Kalifornien. Foto mit freundlicher Genehmigung von Joyn Bio

Stickstoffdünger ist entscheidend für den Anbau von Nutzpflanzen und die Ernährung der Weltbevölkerung. Aber er ist teuer, wird immer knapper und trägt zum Klimawandel bei, weil bei seiner Herstellung Treibhausgase freigesetzt werden. Das ist ein heikles Problem, aber Mikroben können vielleicht helfen, es zu lösen. Das ist die These von Mike Miille und dem Team von Joyn Bio, einem Start-up, das im Oktober 2017 als gemeinsame Partnerschaft zwischen dem Unternehmen für synthetische Biologie Ginkgo Bioworks und dem Investmentarm des Life-Science-Konglomerats Bayer, Leaps by Bayer, gegründet wurde. Joyn Bio mit Sitz in Boston arbeitet an der Entwicklung einer Mikrobe, die es Mais-, Weizen- und Reisbauern ermöglicht, den Einsatz von Stickstoffdünger um die Hälfte zu reduzieren und dabei den gleichen Ernteertrag zu erzielen. Miille wusste von Anfang an, dass es sich hierbei um eine „Mondlandung“ handelt, wie er in einem Telefonat mit CNBC im April erklärte. Nach dreieinhalb Jahren Arbeit testet Joyn Bio nun Prototypen, ist aber noch drei bis vier Jahre davon entfernt, ein Produkt auf den Markt zu bringen. Seit seiner Gründung hat Joyn Bio 100 Millionen Dollar von Bayer, Ginkgo und dem Investmenthaus Viking Global erhalten, um seinen Betrieb zu finanzieren. Wenn es gelingt, die Erwartungen zu erfüllen, ist die potenzielle Wirkung beträchtlich. „Wenn es funktioniert, ist es sehr gut. Es ist ein großes ‚wenn‘, aber wenn es funktioniert, ist es gut“, sagte Josef Schmidhuber, ein Wirtschaftswissenschaftler bei der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen. Schmidhuber räumte ein, dass er nichts über Joyn Bio wisse und sich daher nicht für das Unternehmen verbürgen könne, aber das Potenzial der Idee erkenne er als „Gamechanger“ an. „Die Idee ist gut. Brillant. Auf jeden Fall. Daran besteht kein Zweifel“, sagte er gegenüber CNBC. Die Stanford-Professorin Anna M. Michalak, Leiterin der Abteilung für globale Ökologie an der Carnegie Institution for Science, stimmte ihm zu. „Die Entwicklung von Ansätzen zur Verringerung des Düngemitteleinsatzes wäre eine Win-Win-Win-Situation für den Landwirt, die nachgelagerte Umwelt und das Klima“, so Michalak gegenüber CNBC. „Ob die von diesem Start-up vorgeschlagene Technologie dies tatsächlich leisten kann, weiß ich nicht.

Die großen Probleme mit Stickstoffdünger

Pflanzen im Gewächshaus von Joyn Bio in Woodland, Kalifornien. Foto mit freundlicher Genehmigung von Joyn Bio

Laut einem am Montag veröffentlichten Bericht der Abteilung für Agrarwirtschaft der Texas A&M University sind die Preise für Stickstoffdünger seit letztem Jahr um mehr als 133 % gestiegen. Ein anderer Hauptdünger, der aus Phosphor und Kalium besteht, ist im gleichen Zeitraum um fast 93 % gestiegen. Für Stickstoffdünger wird Ammoniak benötigt, das in einem industriellen Verfahren namens Haber-Bosch aus Wasserstoff und Stickstoff hergestellt wird. Dieses Verfahren ist auf Erdgas angewiesen, und die Gaspreise sind in diesem Jahr in die Höhe geschnellt, was zum Teil auf den russischen Krieg in der Ukraine zurückzuführen ist und die Düngemittelpreise in die Höhe treibt, so Schmidhuber gegenüber CNBC. Die Alternative ist oft schlimmer: „In China werden immer noch kohlebefeuerte Anlagen zur Herstellung von Kunstdünger verwendet“, so Schmidhuber. „Das ist natürlich ein sehr schmutziges Geschäft, und die Chinesen selbst sind damit ziemlich unzufrieden.

Ein mikrobieller Ersatz

Sojabohnen und andere biologisch ähnliche Hülsenfrüchte sind in der Lage, Stickstoff ohne Dünger aus der Luft zu binden. Getreideprodukte wie Weizen, Reis und Mais sind dazu jedoch nicht in der Lage, so dass das Ziel darin besteht, eine Mikrobe zu entwickeln, die dies für sie übernimmt. Joyn Bio will die Technologie, die es entwickelt, an einen großen Saatguthersteller wie Bayer oder Corteva lizenzieren. Die Mikrobe muss auf ein Saatgut aufgebracht werden, und dann wächst sie mit der Maispflanze heran, so Miille. Die Techniken und Werkzeuge, die Joyn Bio verwendet, sind erst seit fünf bis zehn Jahren verfügbar, sagte Miille gegenüber CNBC. Bisher wurden sie nur für die Züchtung eines bestimmten E. coli- oder Hefeprodukts eingesetzt. In diesem Fall muss die Mikrobe tatsächlich mit einer Maispflanze auf dem Feld zusammenarbeiten, was ein großer Schritt ist. Miille arbeitet schon seit einiger Zeit im Bereich der mikrobiellen Landwirtschaft. Er studierte Meeresbiologie in Stanford und promovierte in Agrar- und Umweltchemie an der University of California, Davis. Vor der Gründung von Joyn Bio gründete Mille ein anderes Unternehmen für mikrobielle Landwirtschaft, AgraQuest, das biologische Schädlingsbekämpfungsprodukte, so genannte Biopestizide, herstellte und von Bayer für 425 Millionen Dollar gekauft wurde. Nach der Übernahme seines ersten Start-ups und vor der Gründung von Joyn Bio arbeitete Mille fünf Jahre lang bei Bayer. Die Aussichten von Joyn Bio könnten durch den plötzlichen Preisanstieg für herkömmlichen Stickstoffdünger begünstigt werden.

Pflanzen im Gewächshaus von Joyn Bio in Woodland, Kalifornien. Foto mit freundlicher Genehmigung von Joyn Bio