11. Dezember 2015

Ver­ti­cal Far­ming: Land­wirt­schaft im Hoch­haus

Ver­ti­cal Farm: Pflan­zen­zucht auf meh­re­ren Eta­gen
Bild 1/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Vertical Farm: Pflanzenzucht auf mehreren Etagen

Mit der "Ver­ti­cal Farm 2.0", die In­ge­nieu­re des Deut­schen Zen­trums für Luft- und Raum­fahrt (DLR) ge­mein­sam mit in­ter­na­tio­na­len Part­nern ent­wor­fen ha­ben, wä­re Pflan­zenan­bau in Groß­städ­ten mög­lich - auf meh­re­ren Eta­gen, mit ex­trem kur­zen Trans­port­we­gen und ganz oh­ne Acker­bo­den. Sa­lat, To­ma­ten, Gur­ken und Kräu­ter könn­ten da­bei das ge­sam­te Jahr über ge­züch­tet und ge­ern­tet wer­den.
Sa­lat­zucht im EDEN-La­bor
Bild 2/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Salatzucht im EDEN-Labor

Im EDEN-La­bor (Evo­lu­ti­on and De­sign of En­vi­ron­men­tal­ly-clo­sed Nu­tri­ti­on-Sources) des DLR in Bre­men er­for­schen die Wis­sen­schaft­ler, un­ter wel­chen Be­din­gun­gen Sa­lat­pflan­zen mög­lichst ef­fek­tiv ge­züch­tet wer­den kön­nen.
Wachs­tum un­ter kon­trol­lier­ten Be­din­gun­gen
Bild 3/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Wachstum unter kontrollierten Bedingungen

Un­ter ge­nau kon­trol­lier­ten Be­din­gun­gen wach­sen Gur­ken im EDEN-La­bor (Evo­lu­ti­on and De­sign of En­vi­ron­men­tal­ly-clo­sed Nu­tri­ti­on-Sources) des DLR in Bre­men. Die Wis­sen­schaft­ler be­stim­men Pa­ra­me­ter wie Licht oder auch Luft­feuch­tig­keit.

Ackerflächen mitten in der Stadt, direkt vor Ort, gibt es längst nicht mehr - stattdessen werden Lebensmittel über weite Strecken hin zum Verbraucher transportiert. Mit der "Vertical Farm 2.0", die Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit internationalen Partnern entworfen haben, wäre Pflanzenanbau in Großstädten möglich - auf mehreren Etagen, mit extrem kurzen Transportwegen und ganz ohne Ackerboden. Salat, Tomaten, Gurken und Kräuter könnten dabei das gesamte Jahr über gezüchtet und geerntet werden. "In unserer Produktionsfabrik würden wir die Pflanzen unter genau kontrollierten und optimalen Bedingungen züchten", erläutert Conrad Zeidler vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. "Dabei unterscheidet sich unser Salat oder unsere Tomate im Geschmack nicht von den Lebensmitteln, wie man sie heute in Supermärkten kauft."

Pro Stockwerk könnten innerhalb eines Jahres fast 630 000 Kilogramm Salat oder über 95 000 Kilogramm Tomaten gezüchtet werden. Dabei würde die Grundfläche des Gewächshauses lediglich 74 mal 35 Meter in Anspruch nehmen. Auf jeder etwa sechs Meter hohen Etage könnte das Gemüse je nach Pflanze auf verschiedenen Regal-Ebenen wachsen, so dass pro Stockwerk 5000 Quadratmeter Anbaufläche für Salat oder 1700 Quadratmeter Fläche für Tomaten entstehen. Versorgt würden die Pflanzen mit exakt dosierter Nährstofflösung und LED-Licht. Das optimale Licht, das bestmögliche Bewässerungssystem oder die ideale Anordnung der Pflanzen testen die DLR-Wissenschaftler derzeit bereits in ihrem EDEN-Labor. Die "Vertical Farm" besteht aus insgesamt fünf Etagen: Vier Etagen sind für die Pflanzenkultivierung vorgesehen, in der untersten Etage wäre unter anderem das Logistikzentrum angesiedelt, die Verwaltung sowie die Kühlräume für eine mehrtägige Lagerung. Im Inneren des Gebäudes - im sogenannten Kern - würde Technik wie Aufzüge oder Tanks untergebracht.

Maßgeschneidert für verschiedene Standorte

"Wichtig ist uns, dass unser Gewächs-Hochhaus modular aufgebaut ist, das heißt, man kann es an die Bedürfnisse des jeweiligen Standortes anpassen", sagt Projektleiter Conrad Zeidler. Wenn in Tokio der Bedarf nach Salat am größten ist und in Moskau die Tomaten sehr begehrt sind, soll sich das Konzept der "Vertical Farm" mühelos an die Wünsche der Verbraucher anpassen lassen. Gleich bleibt dabei aber immer das Prinzip, dass Parameter wie Luftfeuchtigkeit, Licht oder auch Nährstoffe optimal eingestellt werden. "Dadurch wachsen die Pflanzen schneller und sind somit produktiver. Selbst den Geschmack können wir durch die Einstellung der Parameter beeinflussen." Die Nährstoffe erhält die Pflanze in flüssiger Form, so dass keine Erde notwendig ist. "Wir haben also einen sauberen und von der äußeren Welt abgeschlossenen Kreislauf, daher sind auch keine Pestizide und chemischen Insektizide erforderlich." Das verwendete Wasser wird in einen Kreislauf eingespeist und kann so sparsam verwendet werden. Mit einem solchen in sich geschlossenen Gewächshaus auf mehreren Etagen machen sich die Wissenschaftler auch von Wetter und Jahreszeit unabhängig.

Die größte Herausforderung ist zurzeit noch der hohe Energieaufwand, den die LED-Leuchten verursachen. "Diese Energie gibt es auf den Äckern halt von der Sonne umsonst". Allerdings ist sich DLR-Ingenieur Conrad Zeidler sicher: "Die LEDs werden immer leistungsfähiger und somit in ein paar Jahren auch günstiger beim Energieverbrauch."

Mit der mehrtägigen interdisziplinären Studie in der "Concurrent Engineering Facility" (CEF) des DLR Bremen sind Ingenieure, Biologen, Techniker und Architekten bei der Planung einer "Vertical Farm 2.0" einen Schritt weitergekommen. Gemeinsam mit den Experten des DLR wurde die Studie in enger Zusammenarbeit mit der "As­so­cia­ti­on for Ver­ti­cal Far­ming" organisiert, einem Dachverband, den das DLR auch mitgründete. "Unser ganz großes Ziel wäre es natürlich, gemeinsam mit unseren Partnern eine Pilotfarm in Europa zu bauen", sagt Daniel Schubert, Teamleiter der EDEN-Gruppe im DLR. Die Einsatzgebiete für eine "Vertical Farm" sind dabei äußerst unterschiedlich: "Möglich wäre auch eine Wüste, in der Ackerbau schon wegen der schlechten Bodenqualität und des fehlenden Wassers nicht sinnvoll ist, oder aber auch Gebiete mit sehr tiefen Temperaturen, die konventionelle Landwirtschaft nur sehr eingeschränkt ermöglichen."

Kontakt
  • Manuela Braun
    Stra­te­gi­sche Kom­mu­ni­ka­ti­on Raum­fahrt
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Pro­gramm­stra­te­gie Raum­fahrt­for­schung und -tech­no­lo­gie
    Telefon: +49 2203 601-3882
    Hansestraße 115
    51149 Köln
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  • Dr. Daniel Schubert
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Raum­fahrt­sys­te­me
    Robert-Hooke-Str. 7
    28359 Bremen
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  • Conrad Zeidler

    In­sti­tut für Raum­fahrt­sys­te­me
    Telefon: +49 421 24420-1196
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