Die Zukunft der Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen aufgrund des Klimawandels, des Bevölkerungswachstums, der Urbanisierung und globaler Krisen. Um diesen Problemen zu begegnen, wird eine nachhaltige und ressourceneffiziente Landwirtschaft immer wichtiger, die auch der wachsenden Nachfrage nach gesunden, lokal produzierten Lebensmitteln mit minimalem ökologischem Fußabdruck gerecht wird.
Im Rahmen des CUBES Circle Projekts (https://cubescircle.de/), eines Verbundvorhabens im Rahmen der Agrarsysteme der Zukunft, wird ein geschlosses symbiotisches Kreislaufsystem aus vernetzten Produktionseinheiten mit Fisch, Pflanze und Insekt entwickelt, mit dem Ziel einer höchst ressourceneffizienten Produktion von Lebensmitteln zu erreichen. Die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf mit dem Applied Science Centre for Smart Indoor Farming fokussiert dabei mit dem RemoteCUBE auf die Integration einer Container Vertical Indoor Farm (VIF) in den CUBES Circle durch die Erfassung der Stoffströme, der Bewertung des Energie- und Wasserverbrauchs und dem Schließen von Kreisläufen. In VIF wird in vertikal übereinander angeordneten Kulturebenen innerhalb isolierter Räume die Produktionseffizienz pro Fläche gesteigert und die Wachstumsbedingungen unabhängig von äußeren Einflüssen kontrolliert. Durch den Einsatz von LED-Modulen und hydroponischen Bewässerungssystemen wird der Wasserverbrauch um bis zu 90 % reduziert, während die Lichtqualität und Nährstoffzufuhr optimiert werden. Trotz des Potenzials für ganzjährige, standortunabhängige Produktion, bleibt aktuell der hohe Energieverbrauch eine Herausforderung für die Rentabilität dieser Systeme.
Ziel des im CUBES Circle Projekt eingebundenen Promotionsvorhabens ist die Optimierung der Ressourceneffizienz, insbesondere der Energieeffizienz, für die pflanzliche Rohstoffproduktion von high-value plants in Vertical Indoor Farming Systemen. Da die LED-Belichtung mit 70 % den größten Verbraucher am Gesamtverbrauch darstellt und die Wärmelast der LED aus dem Kulturraum abgeführt werden muss, kommt den Einflussmöglichkeiten von verschiedenen spektralen Zusammensetzungen sowie der Lichtintensität eine hohe Bedeutung zu. Insbesondere, da durch die gewählte Belichtungsstrategie sowohl auf die Fruchtqualität der Paprika (Capsicum annuum) und Erdbeere (Fragaria x ananassa) als auch auf die Ressourceneffizienz gezielt Einfluss genommen werden kann. Anhand der Produktivität und dem Ressourcenverbrauch in geschlossenen Mehrlagensystemen werden Verfahren zur energieeffizienteren Produktion von Pflanzen mit „high value“ für die Gesundheit und die Industrie entwickelt.
