Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik ISTDie Sicherstellung der weltweiten Ernährung wird aufgrund des fortschreitenden Klimawandels und der intensiven Nutzung der Ökosysteme zunehmend herausfordernd: Die Wasserknappheit nimmt auch in unseren Breitengraden zu, vielfältige Verunreinigungen behindern die Wiederverwendung von Wasser, Energiepreise steigen und kriegerische Auseinandersetzungen behindern Anbau und Export. Das erfordert neue Lösungen für die Erzeuger, um ihre Produktivität zu erhöhen sowie den Einsatz von Energie und Wasser zu minimieren. Wasserversorger und Wasserverbraucher benötigen Lösungen, um Schadstoffe zu reduzieren und den Einsatz von Chemikalien zu vermeiden
Forschung für den Pflanzenbau der Zukunft
Forschungsgewächshaus des Fraunhofer IST.
Mobile DiaDis-Anlage zur Bereitstellung von ozoniertem Wasser.
Desinfektion von Oberflächen mit der tragbaren Fraunhofer IST-Sprüheinheit auf der Basis von ozoniertem Wasser.
Pflanzenproduktion mit hochproduktiven Kultursystemen
Zur größtmöglichen Kontrolle und Optimierung der Anbaubedingungen werden von Gemüsebauern zunehmend Gewächshäuser und hydroponische Anbausysteme eingesetzt. In diesen hochtechnisierten Systemen gibt es vielfältige Herausforderungen, für die das Fraunhofer IST mithilfe der Schicht- und Oberflächentechnik sowie der Digitalisierung Lösungen entwickelt. Ein neu auf dem Campus in Braunschweig aufgebautes Gewächshaus dient dabei als Forschungslabor sowie als Demonstrator für Kunden und Partner (vgl. nebenstehendes Bild oben), um zukunftsfähige Agrarsysteme zu erforschen und weiter zu entwickeln.
Mit den im Gewächshaus aufgebauten Hydroponik-Anbausystemen lassen sich sowohl Aspekte der Pflanzenproduktion erforschen, als auch FuE-Themen aus den Bereichen Bewässerung und Nährlösung behandeln.
Desinfektion und Schädlingsbekämpfung ohne Zusatz von Chemikalien
Mit diamantbeschichteten Elektroden lässt sich sehr energieeffizient in Wasser gelöstes Ozon herstellen. Damit können Prozesswassersysteme und Oberflächen desinfiziert werden, ohne Chemikalien zuzusetzen. Das Fraunhofer IST hat zwei Demonstratorsysteme entwickelt: In der mobilen DiaDis-Anlage (vgl. nebenstehendes Bild in der Mitte) können 120 Liter ozoniertes Wasser mit bis zu 10 mg/m³ Ozon bereitgestellt werden, das unter anderem im Pflanzenbau zur Behandlung von Böden und zur Bekämpfung von Nematoden eingesetzt werden kann[1]. Mit der tragbaren Sprüheinheit (vgl. nebenstehendes Bild unten) lassen sich Oberflächen desinfizieren und Schädlinge auf Pflanzen bekämpfen.
Ausblick
Das neu aufgebaute Gewächshaus wird kontinuierlich ausgebaut und mit weiterer Produktionstechnik ausgestattet. Sensoren und Steuerungen werden eine Digitalisierung der Pflanzenproduktion zur Überwachung, Automatisierung und Prozessregelung ermöglichen. Im Gewächshaus können Kunden und Partnern Entwicklungen unter realen Anbaubedingungen erproben.
Die DiaDis-Anlage sowie die tragbare Sprüheinheit stehen zur Verfügung, um ozoniertes Wasser bei Kunden zur Desinfektion von Prozesswassersystemen oder Oberflächen zu erproben und darauf aufbauend bedarfsgerecht angepasste Systeme zu entwickeln.
[1] Kanfra, Xorla ; Elhady, Ahmed ; Thiem, Hendrik ; Pleger, Sven ; Höfer, Markus ; Heuer, Holger: Ozonated water electrolytically generated by diamond-coated electrodes controlled phytonematodes in replanted soil. In: Journal of Plant Diseases and Protection (2021), Nr. 128, S. 1657–1665