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Forschung und Entwicklung

Der kontrollierte Anbau von Pflanzen in Gewächshäusern oder gebäudeintegriert in vertikalen Farmen ermöglicht eine nachhaltige und effiziente Versorgung von Verbrauchern mit entsprechenden Produkten.

Die Schwerpunkte der Entwicklungstätigkeiten bei Fraunhofer UMSICHT liegen dabei auf technischen Innovationen, die zu einem breiteren Einsatz kontrollierter Kultivierungsmethoden führen können. Ökonomisch sinnvolle Systeme ermöglichen so auch Anwendungen beispielsweise in Metropolregionen oder als Insellösung.

Pro Jahr werden in der Landwirtschaft weltweit rund 100 Millionen Tonnen Stickstoff, 40 Millionen Tonnen Phosphat und 20 Millionen Tonnen Kalium verbraucht. Bedingt durch den Bedarf an frischen Lebensmitteln in einer zunehmend wachsenden Weltbevölkerung geht man von einer durchschnittlichen jährlichen Steigerung von 2-3 % pro Komponente aus [1]. Aktuell werden mineralische Phosphatdüngemittel weltweit auf einige Länder beschränkt in Lagerstätten unterschiedlicher Qualität und Größe abgebaut.

Fraunhofer UMSICHT arbeitet an einer gezielten Nährstoffrückgewinnung, beispielsweise von Phosphor aus Sekundärrohstoffquellen, die zu einer nachhaltigen Produktion im Agrarsektor beitragen können. Entwicklungsziele sind Bausteine und Schnittstellen, die es ermöglichen, die Ressourcen direkt in qualitativ hochwertige, pflanzenverfügbare und unbedenkliche Produkte umzuwandeln.

 

 

[1] IVA, 2014: http://taspo.de/produktion/dungemittelverbrauch-nimmt-weltweit-zu/#.WCw6MmczWpo

 

 

Sinkende Erträge beim konventionellen Anbau von Gurken, Rüben, Tomaten und Co. sowie immer weniger Anbauflächen und die Folgen des Klimawandels lassen den Bedarf an Kultivierung im geschützten Anbau (Gewächshäuser oder gebäudeintegriert) weltweit stetig steigen. Hier werden die Ertragspotenziale vor allem durch innovative kulturtechnische Maßnahmen erreicht. Eine der zentralen Standortbedingungen für eine erfolgreiche Pflanzenproduktion liegt in der Verfügbarkeit von Licht. Die Anforderungen an Qualität, Ressourcenschonung und Effizienz nehmen gerade auch in der Kultivierung von Pflanzen zu und sind Bestandteile einer zukunftsfähigen Agrarwirtschaft.

Fraunhofer UMSICHT entwickelt bedarfsgerechte Pflanzenbelichtungssysteme. Das Wachstum von Pflanzen wird entscheidend durch Licht beeinflusst. Für die Photosynthese wird jedoch nicht das gesamte Sonnenlichtspektrum benötigt. Neue, leistungsstarke LEDs bieten enormes Potenzial in der Pflanzenzucht und -produktion, da es möglich ist, lediglich das benötigte Spektrum zu emittieren. Neben der Entwicklung des idealen Belichtungsszenariums für spezielle Sorten, arbeiten wir auch an adaptiven Belichtungslösungen.

Die rasant wachsenden transparenten Flächen in Gebäuden wie Fenster, Dachverglasungen und Architekturmembranen weisen aus energetischer und klimatechnischer Sicht noch wesentlichen Entwicklungsbedarf auf. Beispielsweise weisen schaltbare Polymerwerkstoffe, die ihre solare Transmission temperaturabhängig schalten, ein hohes Potential für die Anwendung im gärtnerischen Bereich auf.

Fraunhofer UMSICHT entwickelt Polymerformulierungen, als auch mit Partnern die Umsetzung in Produktprototypen. Weitere Arbeitsbereiche sind neue Konzepte und Techniken zum Sonnen- und -wärmeschutz im Bereich des Gewächshausbetriebs.

Die Systemintegration pflanzlicher Kultivierungsmethoden in bestehende oder neue Prozesse bzw. Infrastrukturen stellt einen wesentlichen Faktor zukünftiger nachhaltigerer Produktionssysteme dar.

Fraunhofer UMSICHT entwickelt hierzu die entsprechenden verfahrenstechnischen Bausteine und Schnittstellentechnologien, wie beispielsweise in dem aktuellen Projekt Altmarktgarten. In diesem Projekt werden u.a. sekundäre Wasser- und Energieressourcen aus dem Gebäude aufgearbeitet und optimiert für die pflanzliche Kultivierung wieder genutzt.

Die Optimierung des Flächenertrags, beispielsweise durch die Verwendung hydroponischer vertikaler Anbauverfahren, stellt einen weiteren Schwerpunkt in unseren Arbeiten dar.

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