Teilprojekt 2

 
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PlantCUBE

 

Der PlantCUBE dient zur Realisierung energie- und ressourceneffizienter Pflanzenproduktionsanlagen, die qualitativ hochwertige Lebensmittel produzieren. Somit bildet er ein zentrales Element aller Stoffkreisläufe, da die in ihm kultivierten Pflanzen das primäre Glied (unterste Throphieniveau) des Zyklus darstellen. Weiterhin ist er das Rückgrat des wichtigsten Energieeinsparungspotentials, weil er als geschlossen betriebene Gewächshauseinheit als Lieferant für Wärmeenergie und Wasser dienen kann. In ihm vereint sind hochintensive Anbausysteme und Technik zur Energie- und Wassergewinnung im Zusammenspiel mit modernsten Regelungsstrategien. Diese Kombination ermöglicht eine dynamische Anpassung der Kulturführung nach definierten Zielgrößen. Anders als bei herkömmlichen Klimaführungsstrategien stellen sensorische Daten, die Rückschlüsse auf die Photosyntheseleistung liefern, wesentliche Eingangsparameter für die Regelstrategien dar. Der PlantCUBE wird als agrarische Produktionseinheit verstanden und unterscheidet sich substanziell von bisherigen Ansätzen durch die Integration der folgenden innovativen Systemlösungen:

  • Pflanzenproduktion, Wärmeenergie- und Wasserlieferant für andere agrarische Prozesse

  • Aufbau als ultraleichter CUBE mit ETFE-Doppelfolie

  • Remote Cube mit völliger Kontrolle von Spektrum und Intensität der Belichtung sowie des Mikroklimas zur gezielten Metabolitanreicherung

  • Einsatz einer Mollier-Tracking-basierten Klimasteuerung mit innovativem Phytocontrolsystem

  • Einsatz ionenselektiver Sensoren zur Überwachung der Nährstoffe in hydroponischen Systemen

  • Flexibler Austausch des Grow-Interiors

  • Neues Hybrid-Aeroponik-NFT-System sowie neuartiges vertikales Hydraulikcontainersystem

  • Phytomonitoring zur frühzeitigen Detektion biotischer Stressoren

  • multilevel phenotyping: Genomics und Ökophysiologie in Kombination mit mathematischen Modellen zur automatisierten Interpretation von Stressantworten und damit qualitativen/quantitativen Aussagen zur Produktqualität

    An der Humboldt-Universität zu Berlin werden in den sogenannten PlantCUBE 1 und 2 technische Lösungen zur optimierten Produktion gärtnerischer Kulturen im Gewächshaus unter Einbeziehung des Insect- und FishCUBES erarbeitet, wobei neben innovativer Zusatzbeleuchtung auch die Möglichkeit zur Ausnutzung des natürlichen Sonnenlichtes gegeben ist. Mit innovativen steuerbaren LED-Licht- und Bewässerungssystemen (horizontal und vertikal) sollen optimale Wachstumsparameter für verschiedene interessante gärtnerische Kulturen gefunden werden, einschließlich der Wasserlinse als proteinreiches Lebensmittel bzw. Algen zur gezielten Anreicherung von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen.  Mit bestimmten Lichtspektren soll die Bestäubung optimiert werden für einen höheren sowie qualitativ hochwertigen Fruchtertrag.

    An der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) werden in unserem RemoteCUBE anwendungsorientierte technische Lösungen zur containerbasierten Produktion von gärtnerischen Nutzpflanzen unter Ausschluss der Globalstrahlung untersucht. Hierfür wird der bestehende Kriterienkatalog zur Anbaueignung und der Interaktion mit der Kulturführung innerhalb des geschlossenen Systems erweitert und vertieft. Mittels einer kontinuierlichen Erfassung der Stoff- und Energieströme werde die Ressourceneffizienz dokumentiert und Daten zur Berechnung einer LCA generiert, welche als Schnittstelle für weitere TPs agieren. Durch Vergleiche mit dem in Berlin betriebenen PlantCUBE sowie weiteren Systemen ist hierdurch eine Bewertung und weitere Optimierung gegeben. Um die Rentabilität des Systems zu optimieren wird an einer Mehrwertbildung der Kulturen durch eine gezielte Beeinflussung der pflanzlichen Qualität gearbeitet. Zudem soll der hohe Anteil des elektrischen Energieverbrauchs an den Gesamtkosten durch verschiedene Ansätze reduziert werden. Hierbei wird primär auf den Energieverbrauch durch das künstliche Belichtungssystem fokussiert. Darüber hinaus werden alternative Energieversorgungskonzepte auf ihre Potentiale hin untersucht.

 
 
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Dr. Dennis Dannehl hat an verschiedenen Forschungszentren in Deutschland und Neuseeland gearbeitet und ist derzeit als Postdoc an der Humboldt-Universität zu Berlin beschäftigt. Er ist Experte für den Gartenbau unter kontrollierten Umweltbedingungen und hat sich insbesondere auf die Entwicklung technischer Systeme und Kontrollmethoden für Gewächshäuser konzentriert, um das Pflanzenwachstum und die gesundheitsfördernden Pflanzeninhaltsstoffe in Gemüse zu optimieren.

Kontakt: dennis.dannehl@agrar.hu-berlin.de

 
 
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Dr. Inga Mewis ist promovierte Diplombiologin mit einem Schwerpunkt in der Chemischen Ökologie von Herbivoren. Sie hat vor der Anstellung als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Biosystemtechnik an der HU Berlin an diversen renommierten Forschungseinrichtungen gearbeitet, z. B. in Deutschland (TU München, MPI, IGZ, TU Berlin), den Philippinen (CLSU), den USA (Penn State, Virginia Tech) und in Taiwan (AVRDC). Ihr momentaner Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit Fragestellungen zur Produktqualität von Brassicaceae unter Stress in Verbindung mit Herbivorie.

Kontakt: inga.mewis@hu-berlin.de

 
 
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Prof. Dr. Heike Mempel

Kontakt: heike.mempel@hswt.de

 
 
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Sabine Wittmann (M.Sc. nach Abschluss) studierte an der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf im Bachelorstudiengang Gartenbau und schließt bis 2020 im Gemeinschaftsstudiengang Gartenbau-management der Technischen Universität München und der HSWT ihr Masterstudium ab. Parallel arbeitet sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt PROSIBOR.

Nach ihrem Abschluss des Masterstudiums wird sie als Mitarbeiterin im TP PlantCUBE (HSWT) übergangsweise beide Projekte betreuen und unter der Leitung von Prof. Mempel den RemoteCUBE in den CUBESCircle integrieren. Nach dem Beenden des Projekts PROSIBOR wird sie das TP PlantCUBE (HSWT) vollständig übernehmen und verstärkt an der Erfassung und Optimierung der Ressourcen- und Energetischen Effizienz sowie der Beeinflussung der Produktqualität arbeiten.

Kontakt: sabine.wittmann@hswt.de

 
 
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Dr. Matthias Schöller ist Geschäftsführer der Biologische Beratung Prozell und Schöller GmbH.

Kontakt: bip@biologische-beratung.de