8. Oktober 2021
Gemüsezucht im All

Nähr­stoff-Misch­sys­tem für zu­künf­ti­ge Mond­ge­wächs­häu­ser

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Foto Gewächshauskonzept für den Einsatz auf Mond und Mars
Ge­wächs­haus­kon­zept für den Ein­satz auf Mond und Mars
Bild 1/3, Credit: LIQUIFER Systems Group

Gewächshauskonzept für den Einsatz auf Mond und Mars

Die Wis­sen­schaft­ler des EDEN-ISS-Pro­jekts ha­ben als Er­geb­nis ih­rer For­schun­gen ein neu­es De­si­gnkon­zept für ein Welt­raum­ge­wächs­haus ent­wor­fen. Die­ses Ge­wächs­haus ist für ei­nen Start mit ei­ner Fal­con 9-Ra­ke­te kon­zi­piert und ent­falt­bar, um mit aus­rei­chend Raum auf Mond und Mars Nah­rung für die Astro­nau­ten be­reit­zu­stel­len. Die An­bau­flä­che be­trägt rund 30 Qua­drat­me­ter.
Prototyp eines Nährstoff-Mischsystems
Pro­to­typ ei­nes Nähr­stoff-Misch­sys­tems
Bild 2/3, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Prototyp eines Nährstoff-Mischsystems

Dank des mo­du­la­ren Auf­baus des Pro­to­ty­pen, kann das Sys­tem fle­xi­bel an zu­künf­tig wech­seln­de Be­dürf­nis­se an­ge­passt wer­den.
Priva-DLR-Kooperation
Pri­va-DLR-Ko­ope­ra­ti­on
Bild 3/3, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Priva-DLR-Kooperation

v.l.n.r.: Ed­gar Ko­ni­j­nen­di­jk (Pri­va), Mar­kus Dorn (DLR, EDEN), Da­niel Schu­bert (DLR, EDEN), Ru­ben Oos­ter­wi­jk (Pri­va), Jan Westra (Pri­va).
  • Schwerpunkt: Raumfahrt

Die Entwicklung von Gewächshaussystemen ist essentiell, um das Leben auf Mond und Mars zukünftig längerfristig zu ermöglichen. Hierfür sind bio-regenerative Lebenserhaltungssysteme nötig, die lebensnotwendige Kreisläufe schließen. Nach über einem Jahr gemeinsamer Design- und Entwicklungsarbeit in Kooperation zwischen dem Niederländischen Unternehmen Priva und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind nun zwei Prototypen eines Nährstoff-Mischsystems für zukünftige Mond- und Marsgewächshäuser fertiggestellt und installiert. Im Bremer EDEN Labor des DLR beginnen Tests der vielversprechenden Systeme. Bis 2025 wird dort der Aufbau eines 1:1-Demonstrators eines Mondgewächshaussystems angestrebt.

„Der modulare Aufbau der Prototypen ermöglicht es zukünftig, das System flexibel an wechselnde Bedürfnisse anzupassen. Schon heute können Erkenntnisse aus der Raumfahrtforschung Eingang finden bei der Nahrungsmittelproduktion der Zukunft in klimatisch ungünstigen Gebieten wie Wüsten und arktischen Regionen.“, erläutert Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR.

Bereitstellung von Wasser, Sauerstoff und Nahrung

Bereits Mitte September hatte Priva im Zuge eines Besuches am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme die Installation beider Prototypen mit der Fläche einer Europalette vorgenommen. Ein effizientes automatisches Nährstoff-Mischsystem ist wesentlicher Bestandteil zukünftiger Forschungsarbeiten. „Der Mischcomputer stellt ein zentrales Element des Nährstoffkreislaufes dar und kann somit eine perfekt regulierte Nährstoffversorgung für Pflanzen ermöglichen. Die strategische Partnerschaft mit Priva ermöglicht es uns, den Entwicklungsprozess für unser geplantes Mond-Gewächshaussystem zu beschleunigen“, so Dr. Daniel Schubert, Leiter und Gründer der EDEN-Forschungsgruppe am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. Integrierten CEA-Technologien (Controlled Environment Agriculture) sind zentral für die verlässliche Bereitstellung von Wasser, Sauerstoff und frischer Nahrung.

Kompaktes System mit präziser Dosierung

Nach mehr als 18 Monaten endet nun die Design- und Entwicklungsphase der Nährstoff-Mischsysteme. „Die Geräte wurden speziell für kleinere Innenanlagen entworfen. Wir legten dabei besonders Wert auf ein kleines kompaktes System, das gleichzeitig die hohen Anforderungen einer exakten Nährstoffdosierung erfüllt“, sagt Edgar Konijnendijk, Manager für Wassersysteme bei Priva.  Die Nährstoff-Mischsysteme sind hierbei neuartige Prototypen, die die niederländische Firma exklusiv für die Forschung des DLR im Rahmen der EDEN-Gruppe entwickelt hat. Die neue Technik beinhalten jeweils drei Untersysteme für die Wasserstands-Regelung im Mischtank, für die Düngerdosierung und für die Bewässerungsinfrastruktur. Das gesamte System wird mit dem Steuercomputer (Connext) von Priva kontrolliert und geregelt. Hier werden verschiedene Arten von Düngelösungen, Anbaumethoden und Mischverhältnissen während der nun laufenden Testphase erprobt.

Techniktest für ein Mondgewächhaussystem

In den kommenden Monaten wird das DLR-EDEN-Team die Prototypen an die neue Bewässerungsinfrastruktur der CLTF (Closed-Loop Test Facility) im EDEN-Labor am Standort in Bremen anschließen. Das CLTF ist ein für Mond und Mars entwickeltes Weltraum-Testgewächshaus. Die von den beiden Prototypen bereitgestellte Nährstofflösung wird alle fünf Minuten auf die Wurzeln der Pflanzen im Testgewächshaus nach dem Verfahren der Aeroponik gesprüht. Zukünftig sollen mikrobielle Ausbreitungsmuster, Variationen von Nährstoffmischungen und Bewässerungsoptimierungen genauer untersucht werden. „Mit den beiden neuen Prototypen haben wir einen wichtigen Meilenstein für unsere Roadmap erreichen können. Diese verfolgt das Ziel bis 2025 den Aufbau eines 1:1-Testdemonstrators eines Mondgewächshaussystems zu errichten“, sagt Dr. Daniel Schubert.

Global wandeln sich Klima, Mobilität und Technologie:

Das DLR nutzt das Know-how seiner 55 Institute und Einrichtungen, um Lösungen für diese Herausforderungen zu entwickeln. Unsere 10.000 Mitarbeitenden haben eine gemeinsame Mission: Wir erforschen Erde und Weltall und entwickeln Technologien für eine nachhaltige Zukunft. So tragen wir dazu bei, den Wissens- und Wirtschaftsstandort Deutschland zu stärken.

Über Priva:

Das High-Tech-Unternehmen Priva entwickelt und produziert Hardware, Software und Datendienstleistungen im Bereich der Klimaregulierung, Energieeinsparung und optimaler Wasserwiederverwendung. Mit über 500 Mitarbeitern, 16 Standorten und mehr als 450 internationalen Partnern liefert Priva nachhaltige und innovative Lösungen für Garten- sowie Gewächshausanbau und Gebäudeautomatisierung in mehr als 100 Ländern. Ziel des Unternehmens ist es, durch die Schaffung eines gesunden Arbeits- und Lebensumfeldes, sowie Zugang zu sicheren und nahrhaften Lebensmitteln, einen wesentlichen Beitrag für die Zukunft zu leisten.

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