Innovative CEA-basierte Pflanzenproduktion - Von der Gewächshaus-basierten Anwendung bis zum Vertical Farming

Im Gegensatz zur Freilandkultivierung schafft „controlled environment agriculture“ (CEA) durch Einstellung spezifischer abiotischer Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchte, CO2-Gehalt, Licht und Nahrstoffkonzentration kontinuierliche und reproduzierbare Bedingungen fur die Kultivierung von Pflanzen. Die haufigste Anwendung von CEA findet sich in Gewachshausern, die jedoch aufgrund der Glasstruktur auseren Veranderungen, wie z.B. tageszeit- und jahreszeitabhangigen Sonnenstanden, unterliegen. Wird eine konstante Kultivierungsumgebung unter Ausschluss externer Storfaktoren benotigt, kommen geschlossene Pflanzenwuchskammern (sog. Phytotrone) zum Einsatz, die sich insbesondere in der Art der verfugbaren Beleuchtungsquelle (z.B. Natriumdampflampe vs. LED) und der Nettokultivierungsflache unterscheiden. Aktuelle Entwicklungen verfolgen die vertikale Kultivierung von Pflanzen uber mehrere Ebenen im geschlossenen Produktionssystem, was zu einer signifikanten Erhohung der Produktionseffizienz bei verringertem Flachenbedarf fuhrt und die Moglichkeit fur eine lokale Pflanzenproduktion in urbanen Ballungszentren eroffnet. Auf Basis eigener Forschungsansatze aus dem Fraunhofer-Institut fur Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME in Aachen werden exemplarisch verschiedene pflanzenbasierte Anwendungen aus den Bereichen der biopharmazeutischen Produktion (MA et al., 2015) sowie der Nahrungsmittelproduktion im Gewachshaussystem bis zum innovativen orbitropalen Vertical Farming System vorgestellt. Der Kultivierungsmasstab kann hierbei je nach Bedarf von der Einzelpflanze mit Multiparametertestung bis zur Produktion homogener „Pflanzenbatches“ im Pilotmasstab variieren. Daruber hinaus wird ein Ausblick auf das neue Fraunhofer IME Innovationsraumkonzept „VertiPROD“ gegeben, das den Fokus auf einen holistischen Ansatz zur Erforschung einer biobasierten vertikalen Produktion unter Berucksichtigung eines zirkularen Stoffmanagements im urbanen Umfeld legt.