Forschung für den Pflanzenbau der Zukunft

Die 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

Forschungsgewächshaus des Fraunhofer IST.
© Fraunhofer IST, Jan Gäbler
Forschungsgewächshaus des Fraunhofer IST.
Mobile DiaDis-Anlage zur Bereitstellung von ozoniertem Wasser.
© Fraunhofer IST
Mobile DiaDis-Anlage zur Bereitstellung von ozoniertem Wasser.
Tragbare Sprüheinheit zur Erzeugung von ozoniertem Wasser zur Desinfektion von Flächen.
© Fraunhofer IST
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. Bild 1), 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. Bild 2) 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. Bild 3) 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

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