Entwicklung einer neuen Wachs-Substrat-Struktur zur Anwendung in Gewächshäusern und Indoor Farmen auf Basis versiegelter regionaler Naturfasern (RootSys)
Die saisonunabhängige Versorgung mit regionalem, frischem Gemüse ist in unseren Breitengraden nur durch Gewächshäuser oder moderne Indoor-/Vertical Farms möglich. Die Effizienz dieser Anbautechniken ist um ein Vielfaches höher als im konventionellen Feldanbau durch die Kultivierung in hydroponischen Systemen, bei denen die Pflanzen in einem erdfreien Substrat wurzeln und mit einer bedarfsgerechten Nährlösung gezielt versorgt werden. Obwohl durch die Hydroponik kaum noch Pestizide eingesetzt werden, sind die verwendeten Substrate wie Steinwolle, Kokossubstrate oder Torf nicht nachhaltig.
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuen, nachhaltigen Substrats basierend auf regional produzierten Naturfasern, welches die hohen Anforderungen der Hydroponik in Gewächshäusern und Indoor Farms erfüllt sowie rückstandslos kompostiert werden kann.
Da die Naturfasern ähnlichen Reaktionen mit der Nährlösung wie Kokos- oder Torfsubstrate ausgesetzt wären, liegt die zentrale Innovation dieses Vorhabens in der Versiegelung der Naturfasern mit einem Biowachs auf CO2-Basis, welches die Fasern vor der Nährlösung schützt und den biologischen Abbauprozess verzögert, da sich das Biowachs erst unter Kompostierungsbedingungen abbaut. Im Vorhaben werden unterschiedliche Faser- und Wachszusammensetzungen systematisch unter kontrollierten Bedingungen sowie unter realen Kulturbedingungen untersucht. Damit soll die optimale Form sowie Strukturstabilität zur Anwendung sowohl im Gewächshaus als auch als Haltesystem für die Indoor Farm ermittelt werden. Die neue Wachs-Substrat-Struktur soll vergleichbar gute Kultivierungsbedingungen zu Steinwolle erreichen und gleichzeitig dessen Nachteile eliminieren, womit große Mengen an Steinwolleabfällen und die für deren Erzeugung notwendige Energie in Zukunft vermieden werden können.
Hintergrund und Motivation
Viele Materialien eignen sich als erdfreie Substrate für den Einsatz in der Hydroponik mit individuellen Vor- und Nachteilen. Dabei können anorganische Materialien wie Steinwolle, Perlit, Vermiculit, Blähton, u.v.m. und organische Materialien wie Kokosfasern, Holzfasern, Torf u.v.m. unterschieden werden. Darüber hinaus gibt es zahlreiche wissenschaftliche Forschungsarbeiten, in denen versucht wird biogene Abfallstoffe aus der Landwirtschaft oder Lebensmittelindustrie als Substrate zu verwenden wie Mandelschalen, Haselnussschalen, Olivenhüllen, Weintrester, Reishüllen, Erdnussschalen, Reste aus der Biotreibstoff oder Biomasseproduktion, geschredderte Maisstängel, Ölpalmenreste und Schafwolle.
Zusammenfassend bieten anorganische Materialien zwar leichter kontrollierbare Kultivierungsbedingungen aufgrund homogener Zusammensetzungen, benötigen aber meist mehr Energie in der Herstellung und können kaum recycelt werden. Substrate auf Basis von organischen Materialien sind durch den langsamen biologischen Abbau während der Kultivierung nicht ideal und arbeitsintensiv durch die stetige Kalibrierung der Nährlösung und deren Nachhaltigkeit ist nur gegeben, wenn die Produktion der Ausgangsmaterialien und die Substratverwendung regional stattfinden, was nur selten der Fall ist (z.B. Kokos aus Indien – Verwendung in Nord- und Mitteleuropa).
Partner
Adressierte SDGs (Sustainable Development Goals)
