Das Forschungszentrum Agrarsysteme der Zukunft dient insgesamt der Verbesserung der regionalen Forschungsinfrastruktur. Durch die Integration von bedeutenden regionalen und überregionalen Agrar- und Gartenbauunternehmen sowie dem angestrebten Aufbau eines gemeinsamen Forschungsclusters sollen innovative und ressourceneffiziente Kultursysteme und -räume (insbesondere für den regionalen und urbanen Anbau) entwickelt werden.

Für diesen zukünftigen regionalen und urbanen Anbau müssen gängige intensive agrarische Kultursysteme wie der hydroponische Anbau im Gewächshaus weiterentwickelt werden (z. B. in vertikaler Form), um eine Steigerung der Ressourceneffizienz (inkl. Flächeneffizienz) und des Ertragspotentials zu erreichen.

Das Ziel dieser Kultursystem- und Kulturraumentwicklungen soll es jedoch nicht sein, den steigenden Nahrungsmittelbedarf einer wachsenden globalen Bevölkerung nur durch eine alleinige Ausweitung der Produktionsmengen zu decken, sondern ebenfalls einen verstärkten Fokus auf die regionale Produktion von qualitativ hochwertigen Nahrungsmitteln mit einem ernährungsphysiologischen Mehrwert zu legen. Die Einflussnahme und Steuerung der Synthese von qualitativhochwertigen Inhaltstoffen im pflanzlichen Gewebe (wie z. B. Vitamine, Mineralstoffe, Antioxidantien, Farbstoffe, Aromastoffe und Proteine) zur Steigerung des Wertschöpfungspotentials durch intelligente und innovative Kultursystemtechnologien stellt hierbei den zentralen Forschungszweck des Forschungszentrum Agrarsysteme der Zukunft dar.

Indoor-Vertical-Farming (= in geschützter Atmosphäre auf vertikalen Ebenen Pflanzen kultivieren), eine Form der “Controlled Environment Agriculture“, stellt eine Agrartechnologie dar, mit der gezielt pflanzliche Stressoren und Umweltparameter (z. B. Lichtqualität und -quantität, Temperatur, Luftfeuchte und CO₂-Gehalt) eingestellt sowie alle äußeren nicht-kontrollierbaren Umweltfaktoren ausgeschaltet werden können. Durch die gezielte Einstellung dieser Parameter kann eine Steuerung der Synthese von qualitativhochwertigen Inhaltstoffen in der Pflanze ermöglicht werden. Die Ermittlung dieser Parameter und deren pflanzenartspezifischer Einfluss auf bestimmte Qualitätsmerkmale gilt es im Forschungszentrum zu erforschen sowie entsprechende Kultursysteme und -räume zu entwickeln. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf einer intelligenten Klimatechnik sowie innovativen Belichtungstechnologien.

Da die Erzeugung von kontrollierbaren Atmosphären beim jetzigen Stand der Technik einen hohen Energieaufwand erfordert, ist die wirtschaftliche Tragbarkeit solcher Vorhaben gefährdet. Die Optimierung der Energieeffizienz (z. B. durch das Schließen von Energiekreisläufen) nimmt daher ein weiteres zentrales Forschungsziel ein.

Der Gebäudekomplex HU auf dem Campus Haste der Fakultät Agrarwissenschaften und Landschaftsarchitektur bildet das Herzstück des Forschungszentrums Agrarsysteme der Zukunft. Es bietet optimale und einzigartige Voraussetzungen für die Umsetzung der dargestellten Forschungsziele.

Das Gebäude besteht neben Büro- und Laboreinheiten insbesondere aus einer Indoor-Vertical-Farm mit sechs Kulturräumen (á 10,81 m2) sowie einem Dachgewächshaus (149,21 m2 Nutzfläche für Pflanzenkultivierung). Hierdurch werden in verschiedenen Kulturräumen/-szenarien (Dachgewächshaus und Indoor-Vertical-Farm) innovative Kultursysteme (z. B. vertikale Anbauverfahren) für unterschiedliche Pflanzenarten erprobt und entwickelt.

Ebenfalls ermöglicht die Gebäudekonstruktion durch die architektonische Verbindung von Gebäudekomplex und Dachgewächshaus eine Kopplung von Energie- und Stoffströmen. So kann beispielsweise durch ein intelligentes Klimamanagementsystem die Abwärme aus der Indoorfarm zur Beheizung des Dachgewächshauses verwendet werden. Hierdurch kann eine Steigerung der Ressourcen- und Energieeffizienz gezielt untersucht sowie ein urbaner Modellbetrieb erforscht werden. 

Die einzelnen Gebäudeeinheiten sind durch folgende Parameter gekennzeichnet:

Indoor-Vertical-Farm:

Alle sechs Kulturräume (á 10,81 m²) der Indoor-Vertical-Farm sind so ausgerichtet, dass sie mit einer Innenraumhöhe von 4,5 m einen vertikalen Anbau in geschützter und kontrollierbarer Atmosphäre hinsichtlich der Parameter CO₂, Temperatur und Luftfeuchtigkeit ermöglichen:

• CO₂-Gehalt: regulierbar zwischen 400 - 1400 ppm
• Temperatur: regulierbar zwischen 4 - 30 °C
• Luftfeuchtigkeit: 40 - 90 % rel. F. 

Dachfarm:

Die Dachfarm besteht aus vier größeren Gewächshauskabinen von je ca. 30 m² und zwei kleineren von 11,83 m² und 13,29 m².

Die Erforschung neuer agrarischer Produktionstechnologien verfolgt neben dem Ziel der Einflussnahme auf Qualitätsparametern auch das Ziel der Erhöhung der Flächen- bzw. Raumnutzungseffizienz. Aus diesem Grund sollen insbesondere vertikale Produktionsweisen für Gewächshäuser erforscht werden - insbesondere sog. A-Framesysteme. Weiterhin wird die Dachfarm zur Erforschung und Entwicklung von Kultursystemen für gartenbauliche Sonderkulturen, wie zum Beispiel Vanille, Pfeffer und Cannabis genutzt.

Sebastian Deck
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Telefon: 0541 969-5334