Nachhaltige Pflanzenproduktion trotz Wasserarmut [07.02.22]
Mit einem neuen Ansatz wollen Forschende von der Universität Hohenheim gemeinsam mit Partnern aus Israel und Jordanien dem Wassermangel im Nahen Osten begegnen. Sie suchen nach energieeffizienten Methoden, um entsalztes Wasser für die Produktion von Nahrungsmitteln bereitzustellen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert im Rahmen des Middle East Regional Water Research Cooperation Program (MEWAC) die Hohenheimer Forschenden mit rund 500.000 Euro, was das Projekt zu einem „Schwergewicht der Forschung“ an der Universität Hohenheim macht.
Vor allem die Staaten des Nahen und Mittleren Ostens leiden unter einem stark zunehmenden Mangel an Süßwasser. Größter Wassernutzer ist die Landwirtschaft, die in der Pflanzenproduktion verstärkt auch salzhaltiges Wasser nutzt. Doch langfristig führt dies zu einer Versalzung der Böden und entzieht damit einer zukünftigen Nahrungsmittelproduktion die Grundlage. „Deswegen suchen wir nach nachhaltigen Lösungen, um in diesen Regionen salzhaltiges Wasser für die Pflanzenproduktion nutzbar zu machen“, erklärt Dr. Jörn Germer vom Institut für Tropische Agrarwissenschaften an der Universität Hohenheim und Koordinator des Verbundprojekts „Coupling thermal desalination and extraction of dewatered salt with hydroponic greenhouse cultivation via heat pumps“ (EXALT).
Die Forschenden wollen ein Verfahren entwickeln, bei dem Gewächshausklimatisierung und Wasserentsalzung über Wärmepumpen koppelt werden. Durch die Ausschleusung von festem Salz wird darüber hinaus die Belastung der Umwelt mit Salzlauge, wie bei gängigen Entsalzungsverfahren üblich, vermieden. Ein Teil des notwendigen Energiebedarfs stammt aus der Wärmeenergie, die den Gewächshäusern entzogen wird. Die von den Pflanzen abgegebene Feuchtigkeit soll zurückgewonnen und auf die Kühlung der Gewächshäuser über verdampfendes Wasser verzichtet werden. So lässt sich der Bedarf der ohnehin wasser- und energieeffizienten hydroponischen Anbausysteme, in denen die Pflanzen mit ihren Wurzeln direkt in einer Nährstofflösung wachsen, weiter auf ein Minimum reduzieren.
Im Rahmen des EXALT-Projekts interessiert sich Dr. Germer besonders für die Nährstoffaufnahme von Pflanzen unter kombinierten salz- und klimatischen Stressen. Ausgehend von den lokalen Rahmenbedingungen will er für ausgewählte Pflanzen die optimalen Temperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Lichtverhältnisse in Abhängigkeit vom Salzgehalt der Nährlösung unter der Prämisse der energetischen Nachhaltigkeit des Gesamtkonzeptes ermitteln. Für die Versuche nutzt er mit dem Forscherteam aus dem Fachgebietes für Wasserstress-Management bei Kulturpflanzen in den Tropen und Subtropen um Prof. Dr. Folkard Asch speziell für diesen Zweck gebaute Wuchskammern im neuen Forschungsgewächshaus der Universität Hohenheim, dem Phytotechnikum.
Die Projektbeteiligten testen so zunächst einmal im Labormaßstab, ob sich das Konzept in der Praxis bewähren kann. Aus den Ergebnissen wollen sie Blaupausen für die Errichtung von Demonstrationsanlagen in Israel und Jordanien ableiten. Begleitet werden ihre Untersuchungen durch Bestandsaufnahmen zur aktuellen Pflanzenproduktion in Gewächshäusern an Standorten mit unterschiedlicher Wasserverfügbarkeit und Salzbelastung vor Ort.
Im Projekt EXALT übernimmt die Universität Hohenheim die administrative und wissenschaftliche Koordination und ist verantwortlich für die Entwicklung der Umsetzungskonzepte. Forschende vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE widmen sich den technischen Aspekten der Entsalzung, Klimatisierung und der Wasserrückgewinnung, EcoPeace Middle East erfasst in Zusammenarbeit mit lokalen Universitäten die lokalen Rahmenbedingung, und an der Universität Jerusalem kümmert man sich um die optimale Zusammensetzung der Nährlösung.
Eckdaten des Projekts:
- Projekttitel: Coupling thermal desalination and extraction of dewatered salt with hydroponic greenhouse cultivation via heat pumps (Kopplung von thermischer Entsalzung und Abscheidung von entwässertem Salz mit hydroponischem Gewächshausanbau über Wärmepumpen) - EXALT
- Fördersumme: rund 900.000 Euro, davon 500.784 Euro für Hohenheim
- Förderinstitutionen: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und israelisches Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST)
- Projektdauer: 1.7.2021-30.6.2024
- Projektbeteiligte: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg, Hebräische Universität Jerusalem, EcoPeace Middle East, Jordanien
- Koordination: Universität Hohenheim
- Projektwebsite
Kontakt
Dr. Jörn Germer, Universität Hohenheim, Institut für Tropische Agrarwissenschaften (Hans-Ruthenberg-Institut), +49 (0)711 459 23550, j.germer@uni-hohenheim.de
Schwergewichte der Forschung
Als „Schwergewichte der Forschung“ gelten herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 350.000 Euro bei den Experimental- bzw. 150.000 Euro bei den Sozial- und Gesellschaftswissenschaften.
