„Ein Mathematiker ist eine Maschine, die aus Kaffee Theoreme herstellt“, soll der Mathematiker Alfréd Rényi einst gesagt haben. Kaffee ist eines der beliebtesten Getränke der Welt und für viele Forscher ein unverzichtbares Aufmunterungsmittel – doch seine Zukunft ist ungewiss . „Der Kaffee ist durch den Klimawandel ernsthaft bedroht“, sagt Kassahun Tesfaye, Experte für Pflanzengenetik an der Universität Addis Abeba.

Die weltweit jährlich konsumierten 10 Millionen Tonnen Kaffeebohnen stammen fast ausschließlich von zwei Pflanzenarten: der kräftige und oft bittere Robusta (Coffea canephora) und der mildere, harmonischere Arabica (Coffea arabica). Leider wird Arabica bereits bei einem Temperaturanstieg von wenigen Grad geschädigt oder geht sogar ein, während Robusta enorme Mengen an Wasser benötigt und sein Ertrag bei Trockenheit drastisch sinkt.

Die Forscher kämpfen gegen die Zeit, um die Kaffeetrinker weltweit bei Laune zu halten – und die Existenzgrundlage der Bauern in Ländern mit niedrigem Einkommen zu sichern, die diese Pflanze anbauen. Die Lösungen reichen von der Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der beiden Hauptarten über Experimente mit verwandten Arten der Gattungen „ “ und „Coffea “ bis hin zu geschickten chemischen Tricks, um aus der aktuellen Ernte mehr Kaffee zu gewinnen.

Die Entstehung des Arabica

Die Äthiopier sind stolz darauf, dass ihr Land die Wiege des Arabica-Kaffees ist – und die Kaffeerituale wirken als sozialer Kitt zwischen den zahlreichen Kulturen des Landes, sagt Tesfaye. Die äthiopische Regierung hat Schutzgebiete eingerichtet, um die natürliche genetische Vielfalt der Art zu bewahren, darüber hinaus werden mehr als 12.000 Arabica-Pflanzen in lebenden Sammlungen angebaut, beispielsweise im Äthiopischen Institut für Biodiversität in Addis Abeba und im Äthiopischen Agrarforschungsinstitut in Jimma.

Die Regierung geht davon aus, dass diese Pflanzen als „Ausgangsmaterial“ für die Züchtung – oder genetische Modifikation – von Arabica-Sorten dienen werden und dass die neuen Sorten Eigenschaften aufweisen werden, die sie widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen und Trockenheit machen. Die Zellen der Pflanzen verfügen über vier vollständige Chromosomensätze, im Gegensatz zu den zwei Chromosomensätzen, die bei vielen anderen Arten der Gattungen „ “ und „Coffea “ (oder beim Menschen) zu finden sind. Dies deutet darauf hin, dass sich Arabica im Laufe der letzten 50.000 Jahre aus der spontanen Kreuzung zweier anderer Arten entwickelt hat, wie Tesfaye betont, der gerade deshalb zuversichtlich ist.

– sagt der Experte.

Mit steigenden Temperaturen muss der Anbau von Arabica in immer höher gelegene Gebiete verlagert werden, um ein kühleres Klima zu bewahren, was für die Besitzer kleiner Kaffeeplantagen keine leichte Aufgabe ist. Eine andere Lösung könnte der Anbau von Kaffeesorten sein, die den Klimawandel besser vertragen. Es gibt 134 bekannte wildwachsende Kaffeesorten, und einige davon – darunter die Sorten „ “ (C. liberica, ) und „ “ (C. excelsa, ) – werden gerade wegen ihrer Klimaresistenz angebaut.

Seit Ende der 1990er Jahre leitete Davis die Bemühungen, alle wildlebenden Arten von Coffea aufzuspüren: Zu diesem Zweck bereiste er Afrika und Madagaskar – und forschte in vielen Fällen im historischen Herbarium des Royal Botanic Gardens in London nach längst vergessenen Arten. Seinen Schätzungen zufolge ist er gemeinsam mit seinen Kooperationspartnern für die fachgerechte Beschreibung von etwa einem Drittel der der Wissenschaft bekannten Kaffeearten verantwortlich.

Excelsa, der Retter?

Davis besucht die Kaffeeanbaugebiete der Welt, um zu sehen, wo die Bauern mit existenziellen Problemen konfrontiert sind und wie sie diese bewältigen. Die Erfolgsgeschichten drehen sich immer um die Umstellung der von den Bauern angebauten Sorten, fügt der Experte hinzu. In feuchten Regionen kann dies den Umstieg von Arabica auf Robusta bedeuten, an anderen Orten hingegen den Anbau von C. liberica, die höhere Temperaturen verträgt als Arabica und weniger Wasser benötigt.

Die Kaffeeindustrie stand diesem Ansatz jedoch historisch gesehen skeptisch gegenüber – denn es ist selten, dass wild wachsende Pflanzen gefunden werden, aus denen sich eine ertragreiche Kulturpflanze entwickeln lässt, die schmackhaften Kaffee liefert. In seinem Büro im Royal Herbarium in Davis experimentiert er selbst mit der Zubereitung verschiedener Kaffeesorten. Der Geschmack zweier Sorten ist besonders charakteristisch: Die von der malaysischen Halbinsel stammende „ “ (C. liberica, ) – wo diese Sorte traditionell angebaut wird und beliebt ist – besitzt intensive tropisch-fruchtige Aromen, unter anderem den Duft von Mango. Die Bohnen der aus Westafrika stammenden Sorte „ “ (C. racemosa, ) verströmen einen intensiven Schokoladenduft, doch beim Kochen kommen auch Noten von Moschus, Pilzen und Kräutern zum Vorschein.

Und basierend auf den bisherigen Versuchen gibt es zwei weitere Sorten – die im Südsudan kommerziell angebaute „ “ (C. excelsa,) sowie die Hybride aus „ “ (C. liberica, ) und „ “ (C. excelsa, ), die „Libex“, die fruchtige und mandelartige Noten aufweist und die Davis in Kuching auf der malaysischen Insel Borneo erworben hat – und die sich in Geschmack und Aroma kaum von den Arabica-Sorten unterscheiden lässt.

Seinen Angaben zufolge probierte er auch eine „verrückte“ Kaffeesorte aus, den „ “ Coffea stenophylla, der im 18. Jahrhundert von einem schwedischen Botaniker in Westafrika beschrieben wurde und anschließend von der Wissenschaft weitgehend in Vergessenheit geriet. „Es verblüfft mich immer noch, denn hier haben wir einen Kaffee, der nicht mit der Arabica-Sorte verwandt ist, unter extremen Bedingungen wächst und dennoch so schmeckt wie eine typische ruandische Arabica-Sorte“, sagt Davis. Dem Forscher zufolge wird die Herausforderung jedoch darin bestehen, Sorten von „ “ und „C. stenophylla“ zu züchten, die ertragreich und leicht anzubauen sind.

Chemische Tricks

Unterdessen suchen einige Forscher nach Methoden, mit denen sie mehr aus dem schwindenden Arabica-Angebot herausholen können. „Auch auf der Verbraucherseite lässt sich viel tun“, sagt Christopher Hendon, Materialforscher an der Universität von Oregon. Hendon und seine Kollegen stellten fest, dass das Mahlen von Kaffeebohnen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zu kleineren Partikeln führt .

Sie haben jedoch auch festgestellt, dass eine feinere Mahlung nicht unbedingt zu schmackhafterem Kaffee führt. Die kleineren Partikel neigen aufgrund elektrostatischer Kräfte dazu, zusammenzukleben, wodurch sich die Kontaktfläche mit dem Wasser – und damit die Menge der in die Lösung übergehenden Inhaltsstoffe – verringert; durch Verfeinerung der Mahltechniken, beispielsweise durch die Verwendung feuchter Bohnen, lässt sich das Verklumpen jedoch verringern. Zu ihrer Überraschung führte eine gröbere Mahlung zudem zu einem höheren Gehalt an nützlichen Inhaltsstoffen im Espresso, allerdings nur, wenn die Bohnen einem Druck von lediglich 7 Atmosphären ausgesetzt wurden. (Eine typische Maschine in einem Café arbeitet bei einem Druck von etwa 10 Atmosphären.)

Die Chemie spielt ebenfalls eine Schlüsselrolle bei der Erforschung alternativer Kaffeepflanzen und der Frage, wie diese zu begehrten Produkten verarbeitet werden können, sagt Hendon. Die Kaffeewissenschaft steckt noch in den Kinderschuhen, und die Forscher arbeiten daran, reproduzierbare und objektive Methoden zu entwickeln. „Die Messung der Zusammensetzung ist eine große Herausforderung, ebenso wie die Beschreibung von Aromen anhand von Zahlen“, sagt Hendon. Eine typische Tasse Kaffee kann mehr als 2.000 organische Verbindungen enthalten, deren Konzentration stark davon abhängt, wie und wo die Pflanze angebaut wird – und wie die Kaffeebohnen geröstet werden.

Laut Tesfaye sollten sich gerade Wissenschaftler am meisten um die Zukunft des Kaffees kümmern, nicht nur, weil die Wissenschaft dem Kaffee gut tut, sondern auch, weil der Kaffee der Wissenschaft gut tut: