Teilprojekt 2

PlantCUBE

Der PlantCUBE dient zur Realisierung energie- und ressourceneffizienter Pflanzenproduktionsanlagen, die qualitativ hochwertige Lebensmittel produzieren. In ihm werden 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. 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 (HU Berlin)

• Aufbau als ultraleichter CUBE mit ETFE-Doppelfolie (HU Berlin)

• Einsatz einer Mollier-Tracking-basierten Klimasteuerung mit innovativem Phytocontrolsystem (HU Berlin)

• Einsatz ionenselektiver Sensoren zur Überwachung der Nährstoffe in hydroponischen Systemen (HU Berlin)

• Flexibler Austausch des Grow-Interiors (HU Berlin)

• Neues Hybrid-Aeroponik-NFT-System sowie neuartiges vertikales Hydraulikcontainersystem (HU Berlin)

• Phytomonitoring zur frühzeitigen Detektion biotischer Stressoren (HU Berlin)

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

• Wachstumsoptimierung und Akkumulation von Sekundärmetaboliten von Wasserlinsen und Algen mittels innovativ steuerbaren LED-Licht- und Bewässerungssystemen (horizontal und vertikal) (HU Berlin)

• Bestäubungsoptimierung durch Applizierung bestimmter Lichtspektren (HU Berlin)

• Containerbasierter Remote Cube (lichtundurchlässig) mit völliger Kontrolle von Spektrum und Intensität der Belichtung sowie des Mikroklimas zur gezielten Metabolitanreicherung gärtnerischer Nutzpflanzen (HSWT)

• Dokumentation der Ressourceneffizienz und Berechnung einer LCA mittels kontinuierlicher Erfassung der Stoff- und Energieströme (HSWT)

• Anwendung dynamischer Belichtungssysteme zur Reduzierung des Energieverbrauchs (HSWT)

• Untersuchung des Potentials alternativer Energieversorgungskonzepte (HSWT)

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(at)agrar.hu-berlin.de

Dr. Inga Mewis ist promovierte Diplombiologin mit einem Schwerpunkt in der Chemischen Ökologie herbivorer Insekten. 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 liegt auf der Verbesserung der Produktqualität von Kreuzblütlern und anderen Nutzpflanzen unter verschiedenen Lichtregimen unter Verwendung neuer LED-Technologien in Kombination mit Stress- und Kultivierungsfaktoren.

Kontakt: inga.mewis(at)hu-berlin.de

Prof. Dr. Heike Mempel ist an der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) für das Fachgebiet Technik im Gartenbau und Qualitätsmanagement verantwortlich. Sie hat umfassende Erfahrung im Qualitätsmanagement führender Lebensmitteleinzelhandelsunternehmen und konzentriert sich in ihrer Forschung auf anwendungsorientierte Themenfelder. Ihre Forschungsschwerpunkte sind die Anwendung und Optimierung von Außenlicht unabhängigen Kultursystemen sowie dem Einsatz von LED-Belichtungsstrategien zur Ressourcenverbrauchs- und Qualitätsoptimierung im Gewächshaus und in Indoor Farming Systemen. Darüber hinaus liegt ein Forschungsschwerpunkt in der Ermittlung der Potentiale und Anwendungsfelder von miniaturisierten Nah-Infrarot Messgeräten zur Erfassung und Bewertung von Qualitätsparametern entlang der Supply Chain von Obst und Gemüse.
Im CUBES Circle stehen Fragestellungen zur gezielten Beeinflussung und Quantifizierung pflanzlicher Zielparameter bei gleichzeitiger Optimierung der eingesetzten Ressourcen über die CUBES hinweg im Vordergrund.

Kontakt: heike.mempel(at)hswt.de

Dr. Nadja Förster ist Leiterin des analytischen Labors des FG Urbane Ökophysiologie der Pflanzen der Humboldt-Universität zu Berlin. Der Fokus ihrer Arbeit im Rahmen von CUBES Circle liegt in der qualitativen sowie quantitativen Analyse von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen. Hier kann sie ihre langjährige Erfahrung in der Entwicklung diverser Extraktionsmethoden zur Detektion von Glucosinolaten, Flavonoiden, Salicylaten, Phenolen, Carotinoiden etc. in Pflanzen anwenden.

Kontakt: nadja.foerster(at)hu-berlin.de

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(at)hswt.de

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

Kontakt: bip(at)biologische-beratung.de

Daniel Hübner studierte an der Justus-Liebig-Universität im Bachelorstudiengang “Agrarwissenschaften” und schloss 2021 an der Humboldt-Universität zu Berlin den Masterstudiengang “Prozess- und Qualitätsmanagement in Landwirtschaft und Gartenbau” ab. Zusätzlich engagierte er sich im Zuge des Deutschlandstipendiums in der interdisziplinären Themenklasse „Cannabis Research Class“ der HU.
In CUBES Circle beschäftigt sich Daniel mit der Optimierung der Produktqualität von Kulturpflanzen. Zusätzlich erfasst er Daten der einzelnen Ressourcenströme für eine Nachhaltigkeitsbewertung des Projekts.

Kontakt: daniel.huebner(at)hu-berlin.de