Mit Plasma hoch hinaus

Für den Einsatz von Plasma­technologien im Vertical Farming hat das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung einem weiteren Leit­projekt von „Physics For Food“ mehr als 520.000 Euro Fördermittel bewilligt. Damit schlägt das Bündnis ein weiteres Kapitel im Kampf gegen schwindende Anbau­flächen, Nahrungs­mittel­knappheit und Hunger­snot auf.

Denn im Hinblick auf eine stetig wachsende Welt­bevölkerung – die Zahl hat sich nach Angaben der Vereinten Nationen seit 1980 fast verdoppelt und liegt aktuell bei über 8 Milliarden Menschen – steigt der Bedarf an Lebens­mitteln und Anbau­flächen. Dabei sollen bis 2030 sogar 60 Prozent der Menschen in Städten wohnen, Tendenz steigend. Parallel nehmen extreme Wetterverhältnisse wie Hitze, Dürren und Über­schwemmungen zu, die die Arbeit in der Land­wirtschaft erschweren und Ernten gefährden. Hinzu kommen Vorsch­riften, die den Einsatz von chemischen Pflanzen­schutz­mitteln stärker regle­mentieren bzw. gar verbieten. Daher gewinnen neue Anbau­methoden wie das Vertical Farming immer mehr an Bedeutung. In solchen Anlagen können Pflanzen unter kontrol­lierten Bedingungen und auf wenig Raum angebaut werden. Noch sind in der Weiter­entwicklung der Systeme aber verschiedene Heraus­forderungen in Bezug auf Erhalt der Pflanzen­gesundheit und Ressourcenschonung zu bewältigen, für die Plasmatechnologien eine Lösung bieten können.

„Physics for Sustainable Vertical Farming“ – unter der Leitung von Prof. Dr. Jürgen F. Kolb vom Leibniz-Institut für Plasma­forschung & Technologie e.V. (INP) in Greifswald – bündelt dafür explizit die Erkenntnisse und Ergebnisse aus den laufenden Leit­projekten des Bündnisses „Physics for Food“, das die Hoch­schule Neubranden­burg mit dem INP und Wirtschaftspartnern in insgesamt sieben Leitprojekten auf den Weg gebracht hat. Das Ziel: In der Land­wirtschaft und bei agrartechnisc­hen Produktions­prozessen soll weniger Chemie gebraucht bzw. die Umwelt dadurch weniger belastet werden. Es geht bei den innovativen Methoden um mehr Physik beim Klima- und Umwelt­schutz.

Im neuen Leitprojekt arbeiten die Forschenden dafür mit Plasma­verfahren, die sowohl beim Saatgut, bei den Pflanzen selbst wie auch für eine Wasserkreislaufführung eingesetzt werden sollen. „Durch die Verwendung von plasma­behandeltem Saatgut kann gesundes und keimfähiges Saatgut gewährleistet werden, das ein gesundes Pflanzen­wachstum ohne weitere Pflanzenschutzmittel bietet. Das Pflanzen­wachstum kann durch mit Plasma behandeltem Wasser unterstützt werden, wobei auch bereits gefundenen Effekte zur Pflanzen­stimulanz und Nähr­stoff­zufuhr genutzt werden“, erläutert Prof. Dr. Jürgen F. Kolb vom INP. „Ebenso wird die Systemhygiene auch ohne Biozide in einer integrierten Wasser­behandlung möglich. Dadurch verringert sich außerdem der Frisch­wasser­bedarf“, fügt er hinzu.

Die Vorteile einer Auf­bereitung von Wasser durch eine Plasma­behandlung sind maßgebliche Resultate des Leitprojektes „Physics for Environ­ment“ bzw. „Physics & Ecology“, in denen mit der Wasser­behandlung durch Plasma Verun­reinigungen wirksam abgebaut werden, aber auch Stickstoff aus der Luft im Wasser gebunden und zur Nährstoffversorgung bereitstellt wird. Insgesamt wird dadurch die Infektion mit Pflanzenkrankheiten unterbunden, der Bedarf an zusätzlichem Dünger reduziert und es ergibt sich insgesamt die Möglichkeit einer nach­haltigen, ressourcen­schonenden Kreis­lauf­führung für die Bewäs­serung.

Der Vertical-Farming-Ansatz erlaubt einen von äußeren Verhältnissen unabhängigen Anbau, wodurch die experimentellen Möglich­keiten des Bündnisses erweitert werden. Innerhalb eines Jahres lassen sich mehrere Anbau­zyklen realisieren. Frei­land­versuche hingegen sind auf eine Ernte beschränkt und dabei den jeweils in einem Anbaujahr vor­herr­schenden Bedingungen (Witterung, Nieder­schläge) unterworfen. Dagegen können in den Systemen des vertikalen Anbaus Umweltbedingungen kontrolliert und ein­gestellt und dadurch Stress­bedingungen entweder vermieden oder gezielt untersucht werden.

INP / LK