FAQ

  

Was ist Hydroponik?

Bei der hydroponischen Pflanzenproduktion werden Setzlinge in Pflanzgefäßen ohne Erde über eine Nährlösung versorgt. Im Gegensatz zum Anbau auf dem Acker wird weniger Fläche benötigt und es versickert kein Bewässerungswasser in den Boden. Zudem verdunstet auch weniger, da die Verdunstung nur über die Blattflächen erfolgt und nicht über den Boden. Das macht die hydroponische Pflanzenproduktion zu einem wassersparenden Anbauverfahren. Zugleich ist diese Form der Pflanzenzucht ein weltweit wachsender Markt, da mit geringerem Wasser- und Flächenbedarf ein höherer Ertrag erzielt werden kann. Das macht dieses Anbauverfahren in Zeiten, in denen Klimawandel und steigende Wasserknappheit neue, ressourcenschonende Produktionsverfahren erfordern, sehr attraktiv.

Was ist das Ziel von HypoWave?

Wir wollen wissenschaftlich untersuchen, inwiefern wir durch den Verzicht auf Trinkwasser und die Nutzung der Nährstoffe aus Abwässern die hydroponische Pflanzenproduktion noch effizienter und ressourcenschonender gestalten können. Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein – sowohl technisch als auch biologisch – mit Blick auf die Pflanzenproduktion? Darüber hinaus beschäftigen wir uns intensiv mit Fragen der Machbarkeit, was mögliche beteiligte Akteure angeht: Für die Umsetzung dieser speziellen Produktionsweise ist es notwendig, die Beziehungen zwischen Siedlungswasserwirtschaft und Landwirtschaft genauer zu untersuchen. Bisher bestehen hier nahezu keine Kontakte und Kooperationen. Das heißt, um die Innovation der hydroponischen Pflanzenproduktion gewissermaßen aus dem Pilot in die Anwendung zu bringen, müssen geeignete Kooperationsformen entwickelt und etabliert werden. Das ist ein wichtiges Element unserer Forschung.

Was macht aufbereitetes Abwasser (für die Landwirtschaft) so nachhaltig?

Weltweit gehen 70 Prozent des Wasserverbrauchs auf die landwirtschaftliche Produktion zurück. Ein großer Teil davon ist Trinkwasser. Indem wir aufbereitetes Abwasser verwenden, schonen wir die Ressource Wasser. Zum anderen können die Nährstoffe Stickstoff, Phosphor, Kalium und auch die Mikronährstoffe, die im Abwasser enthalten sind und die Pflanzen für ein gesundes Wachstum benötigen, direkt wieder genutzt werden.

Wie wird ein qualitativ hochwertiges Bewässerungswasser gewonnen?

Es werden verschiedene Verfahrensschritte der Abwasserbehandlung einzeln untersucht und in Kombination miteinander. So können je nach gewünschter Wasserqualität verschiedene Behandlungsschritte modular untereinander kombiniert werden, um die spezifisch benötigte Qualität des Bewässerungswassers zu erzielen.

Was muss bei der Abwasserbehandlung für eine hydroponische Nutzung bedacht werden?

Bereits das Rohabwasser enthält eine geringe Konzentration an Nährstoffen gemessen an dem, was Pflanzen benötigen. Auch wenn es deutlich zu viel ist, um es unbehandelt in ein Gewässer einzuleiten. Gleichzeitig enthält es einen hohen Kohlenstoffanteil, der in der Bewässerung unerwünscht ist, da er z.B. zur Bildung von Biofilmen führt – das sind Schleimschichten, in denen sich Mikroorganismen wie Bakterien oder Algen ansiedeln. Daher gilt es, ein Behandlungsverfahren zu entwickeln, das möglichst viele Nährstoffe im Wasser lässt, aber den Kohlenstoff herausholt.

Was wird in HypoWave angepflanzt?

In der ersten Vegetationsperiode in 2017 haben wir zunächst Spinat und dann Salat gepflanzt und geerntet. Wobei es in HypoWave nicht darum geht, möglichst viele Pflanzen zu testen und die beste zu finden, sondern eine verlässliche und einfach zu untersuchende Versuchspflanze zu haben, die auch nicht zu lange bis zur Ernte braucht. So wird es möglich, viele verschiedene Tests mit unterschiedlichen Qualitäten von Bewässerungswasser und Bewässerungsmodi durchzuführen.
Grundsätzlich lässt sich eine Vielzahl von Pflanzen in einem hydroponischen System anbauen. Neben Salat und Spinat reicht die Spanne von Tomaten, Auberginen und Kräutern bis zu Beeren und Schnittblumen.

Wie kann die Qualität des Gemüses gewährleistest werden und kann es wirklich schadstofffrei sein?

Das ist eine wichtige Forschungsfrage im Projekt. Hierfür wurde in HypoWave ein sogenanntes Multibarrierenkonzept berücksichtigt. Das bedeutet, dass es mehrere Stufen gibt, die Keime und Schadstoffe zurückhalten bzw. eliminieren können. Hierzu zählt das mehrstufige Abwasserbehandlungsverfahren mit speziellen Behandlungsschritten, die allein die Beseitigung von Keimen und Spurenstoffen zur Aufgabe haben. Zudem werden die Pflanzen durch ein Rohrsystem bewässert, so dass die überirdischen Pflanzenteile mit dem Bewässerungswasser gar nicht in Berührung kommen. Zusätzlich wird aktuell noch eine biologisch abbaubare Folie entwickelt, die den Wurzelraum gegen die oberirdischen Pflanzenteile abgrenzt. Sie soll unter anderem die Verdunstung des Bewässerungswassers weiter reduzieren.
Wir gehen davon aus, dass wir ein schadstofffreies Produkt erzeugen können. Ob es gelingt, werden die anstehenden Analysen des Gemüses zeigen.

Wie steht es um Geschmack und Aroma der Produkte, die mit gereinigtem Abwasser gezogen wurden?

Die Aromaqualität vorherzusagen, ist wohl bei jedem neuen, nicht erprobten Anbau schwierig und für uns zum jetzigen Zeitpunkt, wo wir uns noch mitten in der Pilotierung befinden, auch nicht möglich. Aber grundsätzlich ist es so, dass es darauf ankommt, optimale Wachstumsbedingungen und damit die nötigen Voraussetzungen für ein gutes Aroma zu schaffen und die Pflanzen mit den nötigen Mengen an Wasser, Nährstoffen, Licht etc. zu versorgen. Den Pflanzen ist es dabei egal, aus welcher Quelle dieselben stammen. Daher gehen wir nicht davon aus, dass das Aroma beeinträchtigt wird.

HypoWave verfolgt einen transdisziplinären Forschungsansatz. Was heißt das?

Transdisziplinär heißt für HypoWave, dass wir zum einen unsere Forschungsergebnisse über den Zugang verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen gewinnen. Unser Forschungsteam besteht u.a. aus Ingenieuren, Agrar- und Politikwissenschaftlern. Darüber hinaus – und das macht das „trans“ entscheidend aus – beziehen wir auch die Erfahrungen und das Wissen unterschiedlicher explizit nicht-wissenschaftlicher Akteure mit ein. Indem wir den Dialog mit erfahrenen Anwendern und potenziellen Akteuren schon im Projekt suchen, können wir frühzeitig vorhandene Erfahrungen in die Forschungsarbeit einfließen lassen. Zugleich hilft es uns, besser zu erkennen, wo es praktische Bedarfe gibt, die für die Herangehensweise wichtig sind – damit ein wissenschaftliches Projekt auch erfolgreich in die Anwendung gehen kann.

Wie gelangt die Projektidee in die Anwendung?

Wenn die Forschungsergebnisse am Ende für die hydroponische Pflanzenproduktion mit aufbereitetem kommunalen Abwasser sprechen, stellt sich natürlich die Frage: Wie kommt die Projektidee vom Versuchslabor auf den Acker? Diese wichtige Frage ist auch Gegenstand des Projekts HypoWave. Denn eine technische Innovation alleine ist ohne die entsprechenden Rahmenbedingungen und ohne soziale Innovationen nicht überlebensfähig. Vielmehr werden Konzepte zur Kooperation zwischen den unterschiedlichen Akteuren notwendig sein. Auch daran arbeiten wir, neben der Pilotierung, mithilfe von vier Fallstudien in Deutschland, Belgien und Portugal. Auch der Stakeholderdialog trägt dazu bei, geeignete Rahmenbedingungen zu schaffen.

In welchen Bereichen könnte die hydroponische Pflanzenproduktion mit aufbereitetem kommunalem Abwasser konkret Anwendung finden?

Das ist zu einem großen Anteil auch von der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens abhängig und wie es sich in die bestehenden Handelsketten für Gemüse integrieren lässt. Um hierfür ein Beispiel zu geben: In Deutschland ist es im Freiland nicht möglich, im Winter Tomaten anzupflanzen. In einem hydroponischen System mit Gewächshaus lassen sich diese das ganze Jahr über regional produzieren. Das könnte eine attraktive Bezugsquelle mit Blick auf den Handel sein, da es eine ganzjährig verfügbare, regionale Tomatenproduktion garantiert. Und die Abwasserbehandlung, die wir in HypoWave betrachten, könnte auch dort zu einem nachhaltigen Umgang mit den Wasserressourcen beitragen, wo keine Hydroponik möglich ist. Denn das Konzept der modularen Abwasserbehandlung und -aufbereitung kann auch mit Blick auf andere Einsatzorte wie z.B. die landwirtschaftliche Bewässerung im Freilandbereich, die Bewässerung von Grünflächen oder auch die Bereitstellung von Wasser für die Grundwasseranreicherung genutzt werden.

Was sind die nächsten Schritte im Projekt?

Nach einer dreimonatigen Aufbau- und Erprobungsphase haben wir im Mai 2017 alle „Bausteine“ der Anlage in Betrieb genommen. Damit hat der hydroponische Pflanzenanbau in einer Nährlösung aus aufbereitetem kommunalem Abwasser begonnen. Wir sind nun dabei, die Ergebnisse der diesjährigen Vegetationsperiode auszuwerten. Auf der Grundlage der Ergebnisse wollen wir das Monitoring optimieren und die Versuchsperiode für 2018 planen. Auch setzen wir die Untersuchungen des institutionellen Rahmens fort und sind im Gespräch mit den beteiligten Akteuren aus Siedlungswasserwirtschaft, Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie als auch den relevanten Behörden und Ämtern. Zudem werden wir zum neuen Jahr mit den erwähnten Fallstudien beginnen.