Regionale Produktion von Pharmarohstoffen in einer Indoor Vertical Farm (VerticalRegioPharm)
Für die bayerische Landwirtschaft stellt der Anbau von Spezialkulturen wie Arzneipflanzen, Aroma- und Kosmetikpflanzen sowie von Rohstoffen für Nahrungsergänzungsmittel eine alternative Einkommensmöglichkeit dar. Die steigende Nachfrage nach pflanzlichen Rohstoffen für Nahrungsmittel und Medizinprodukte übersteigt laut FAO ein weltweites Handelsvolumen von ca. einer Billion Dollar. Basierend auf dieser Größenordnung fordert das Positionspapier "Phytoextracts" der Gesellschaft für chemische Technik und Biotechnologie e.V. (DECHEMA) Innovationen und nachhaltige Supply Chains. Pflanzliche Rohmaterialien von hochwertigen Heilpflanzen werden häufig wild geerntet, was weltweit zu einer erheblichen Reduktion der Vorkommen führt. Zum Schutz der natürlichen Bestände wird der Anbau in Industrieländern zunehmend relevanter.
Die Pharmaindustrie verlangt dabei ein Höchstmaß an Qualität und Reproduzierbarkeit. Von entscheidender Bedeutung für das produzierte Medikament ist die Qualität der Ausgangspflanzen, aus denen das Extrakt gewonnen wird. Die Pflanzen enthalten je nach Umwelt-, Wachstums- und Erntebedingungen unterschiedliche Wirkstoffkonzentrationen, was eine erhebliche Herausforderung darstellt. Die Pharmaindustrie arbeitet aus diesem Grund engmaschig mit ausgewählten Partnerinnen für die Arzneipflanzenproduktion zusammen, um die Produktionsbedingungen zu überwachen.
Bayern ist bisher nur in begrenzten Umfang an der gesamten Wertschöpfungskette beim Anbau entsprechender Pflanzen beteiligt. Ein innovativer und praxisorientierter Lösungsansatz besteht darin, die regionale Landwirtschaft und Indoor Vertical Farming zur Produktion von Pharmapflanzen zu kombinieren. Die Nutzung eines geschlossenen Kultivierungssystems unter Ausschluss von Sonnenlicht bei gleichzeitiger Einstellung von exakten Klima- und Kultivierungsbedingungen garantiert Ertragssicherheit bei hohen Erntemengen und gleichbleibender Qualität.
Zielsetzungen
Im Projekt wird daher gemeinsam mit einem Landwirt bzw. einer Landwirtin und dem Unternehmen Dr. Willmar Schwabe als zentrale Forschungsfrage der regionale Anbau von Indoor Arzneipflanzen am Beispiel von Rhodiola (Rhodiola Rosea Kapseln), der Kapland-Pelargonie (Umckaloabo®) und Baldrian (Euvegal und Sandrin) in Bezug auf Machbarkeit und Rentabilität untersucht.
Die wichtigsten Projektziele sind:
- Etablierung des erdelosen Anbaus mit hoher Pflanzdichte und hohen Erträgen für kontrollierte Bedingungen
- Vergleichsanalyse zwischen Indoor Farm und natürlichem Standort anhand von Wachstumsraten, Trockenmassezunahme und Inhaltsstoffakkumulation
- Kenngrößen zur ökonomischen Bewertung für eine Umsetzung in landwirtschaftlichen Betrieben
Details
Die Kultur Rosenwurz (Rhodiola), die derzeit von regionalen Landwirten im Freiland kulturviert wird, liefert nach 4 Jahren bei einer Pflanzdichte von 7 Pflanzen pro m² einen Ertrag von 4-5 t/ha. Qualität und Ertragsmenge variieren dabei deutlich. Demgegenüber könnte die Pflanzdichte in einer Indoor Farm auf 60 bis 75 Pflanzen pro m² erhöht werden, was einer Ertragssteigerung um den Faktor 10 gleichkäme. Durch eine Reduktion des Kulturzeitraums auf ein Jahr könnte dieser Faktor auf 40 erhöht werden, die vertikale Anordnung der Kulturfläche würde das nochmal mehrfach multiplizieren.
Für die Land- und Ernährungswirtschaft bietet sich dadurch eine innovative Möglichkeit, nachhaltig produzierte und von der Gesellschaft nachgefragte pflanzliche Arzneipflanzen an die Pharmaindustrie zu liefern. Die gegenüber dem Frischmarkt deutlich höheren Preise bieten wirtschaftliches Potenzial.
Voraussetzung dafür ist die Etablierung von Kulturverfahren für die spezifischen Anforderungen des erdelosen Anbaus unter den kontrollierten Bedingungen in einer Indoor Vertical Farm. Für die erfolgreiche Umseetzung in der Praxis ist ein umfassender Wissenstransfer zwischen Wissenschaft, Landwirtschaft und den abehmenden Pharmaunternehmen notwendig.
