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Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Experior Micro Tech GmbH durchgeführt. Klassische agrarische Produktionsweisen stehen vor Herausforderungen wie Klimawandel, Eutrophierung, Phosphorknappheit und Wasserverschmutzung sowie einer stärker werdenden Urbanisierung. Eine Lösung dem zu begegnen ist die vertikale, hydroponische Pflanzenproduktion in urbanen Regionen unter effizientem Wasser- und Nährstoffeinsatz. Das Projekt Nutrient+CtrlIVF hat daher zum Ziel, mittels NUTRI-STAT-Analysebausteinen die ionenselektive Regelung von Nährstoffen für den vertikalen, hydroponischen Pflanzenbau in Indoor Vertical Farms (IVF) zu etablieren. Aktuell wird die Nährstoffdosierung in re-zirkulierenden hydroponischen Systemen mittels Leitfähigkeits- und pH-Wert-Steuerung geregelt. Dies führt bei längerer Kreislaufführung der Nährlösung im Kultursystem zu einer Über- oder Unterversorgung mit einzelnen Nährstoffen. Ein zeitweises Öffnen des Nährlösungskreislaufs und damit verbundenes Verwerfen der Nährlösung (aktuelle Praxis) wird mit dem Einsatz von ionenselektiven Sensoren verhindert. Im beantragten Projekt messen NUTRI-STAT-Analysebausteine die Hauptnährstoffe Nitrat, Kalium und Dihydrogenphosphat. Die Sensoren werden mit einer Ansteuerungselektronik in eine Düngeunit integriert (Düngeunit+ISFET) und der Mess- und Dosierprozess für hydroponische Kultursysteme modifiziert und angepasst. Die Düngeunit+ISFET wird kontinuierlich den Einzelnährstoffgehalt in der hydroponischen Lösung messen und die Zudosierung ionenspezifisch umsetzen. Als Modellkulturen werden Wasserlinse und Süßkartoffel genutzt, da diese sich aufgrund der ernährungsphysiologischen Bedeutung und der Nutzbarkeit des gesamten Produkts für IVF's besonders eignen. Die bedarfsgerechte und nährstoffspezifische Düngung im urbanen, vertikalen Anbau soll besonders hochwertige Pflanzenqualitäten bei geringeren Nährstoff- und Wassereinsätzen und folglich erhöhter Ressourceneffizienz im Vergleich zum traditionellen Anbausystemen generieren.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ANEDO GmbH durchgeführt. Klassische agrarische Produktionsweisen stehen vor Herausforderungen wie Klimawandel, Eutrophierung, Phosphorknappheit und Wasserverschmutzung sowie einer stärker werdenden Urbanisierung. Eine Lösung dem zu begegnen ist die vertikale, hydroponische Pflanzenproduktion in urbanen Regionen unter effizientem Wasser- und Nährstoffeinsatz. Das Projekt Nutrient+CtrlIVF hat daher zum Ziel, mittels NUTRI-STAT-Analysebausteinen die ionenselektive Regelung von Nährstoffen für den vertikalen, hydroponischen Pflanzenbau in Indoor Vertical Farms (IVF) zu etablieren. Aktuell wird die Nährstoffdosierung in re-zirkulierenden hydroponischen Systemen mittels Leitfähigkeits- und pH-Wert-Steuerung geregelt. Dies führt bei längerer Kreislaufführung der Nährlösung im Kultursystem zu einer Über- oder Unterversorgung mit einzelnen Nährstoffen. Ein zeitweises Öffnen des Nährlösungskreislaufs und damit verbundenes Verwerfen der Nährlösung (aktuelle Praxis) wird mit dem Einsatz von ionenselektiven Sensoren verhindert. Im beantragten Projekt messen NUTRI-STAT-Analysebausteine die Hauptnährstoffe Nitrat, Kalium und Dihydrogenphosphat. Die Sensoren werden mit einer Ansteuerungselektronik in eine Düngeunit integriert (Düngeunit+ISFET) und der Mess- und Dosierprozess für hydroponische Kultursysteme modifiziert und angepasst. Die Düngeunit+ISFET wird kontinuierlich den Einzelnährstoffgehalt in der hydroponischen Lösung messen und die Zudosierung ionenspezifisch umsetzen. Als Modellkulturen werden Wasserlinse und Süßkartoffel genutzt, da diese sich aufgrund der ernährungsphysiologischen Bedeutung und der Nutzbarkeit des gesamten Produkts für IVF's besonders eignen. Die bedarfsgerechte und nährstoffspezifische Düngung im urbanen, vertikalen Anbau soll besonders hochwertige Pflanzenqualitäten bei geringeren Nährstoff- und Wassereinsätzen und folglich erhöhter Ressourceneffizienz im Vergleich zum traditionellen Anbausystemen generieren.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Osnabrück, Arbeitsgruppe Growing Knowledge durchgeführt. Klassische agrarische Produktionsweisen stehen vor Herausforderungen wie Klimawandel, Eutrophierung, Phosphorknappheit und Wasserverschmutzung sowie einer stärker werdenden Urbanisierung. Eine Lösung dem zu begegnen ist die vertikale, hydroponische Pflanzenproduktion in urbanen Regionen unter effizientem Wasser- und Nährstoffeinsatz. Das Projekt Nutrient+CtrlIVF hat daher zum Ziel, mittels NUTRI-STAT-Analysebausteinen die ionenselektive Regelung von Nährstoffen für den vertikalen, hydroponischen Pflanzenbau in Indoor Vertical Farms (IVF) zu etablieren. Aktuell wird die Nährstoffdosierung in re-zirkulierenden hydroponischen Systemen mittels Leitfähigkeits- und pH-Wert-Steuerung geregelt. Dies führt bei längerer Kreislaufführung der Nährlösung im Kultursystem zu einer Über- oder Unterversorgung mit einzelnen Nährstoffen. Ein zeitweises Öffnen des Nährlösungskreislaufs und damit verbundenes Verwerfen der Nährlösung (aktuelle Praxis) wird mit dem Einsatz von ionenselektiven Sensoren verhindert. Im beantragten Projekt messen NUTRI-STAT-Analysebausteine die Hauptnährstoffe Nitrat, Kalium und Dihydrogenphosphat. Die Sensoren werden mit einer Ansteuerungselektronik in eine Düngeunit integriert (Düngeunit+ISFET) und der Mess- und Dosierprozess für hydroponische Kultursysteme modifiziert und angepasst. Die Düngeunit+ISFET wird kontinuierlich den Einzelnährstoffgehalt in der hydroponischen Lösung messen und die Zudosierung ionenspezifisch umsetzen. Als Modellkulturen werden Wasserlinse und Süßkartoffel genutzt, da diese sich aufgrund der ernährungsphysiologischen Bedeutung und der Nutzbarkeit des gesamten Produkts für IVF's besonders eignen. Die bedarfsgerechte und nährstoffspezifische Düngung im urbanen, vertikalen Anbau soll besonders hochwertige Pflanzenqualitäten bei geringeren Nährstoff- und Wassereinsätzen und folglich erhöhter Ressourceneffizienz im Vergleich zum traditionellen Anbausystemen generieren.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Maschinen- und Metallbau Vonhoegen GmbH & Co. KG durchgeführt. Die nachhaltige Sicherung der städtischen Nahrungsmittelversorgung bei begrenzten Ressourcen wird zunehmend zur Herausforderung - insbesondere in dicht besiedelten Städten mit limitiertem Zugang zu Agrarflächen. Weltweit wird an innovativen Anbaumethoden gearbeitet, um zukünftig den Bedarf an Nahrungsmitteln in ausreichender Qualität und Quantität zu gewährleisten. Ein vielversprechender Ansatz liegt hierbei in der vertikalen Landwirtschaft, die im Vergleich zu klassischen Anbaumethoden eine signifikant höhere Nutzungseffizienz aufweist. Um zukünftig das volle Anwendungspotential des Vertical Farmings nutzen zu können, wird es entscheidend sein, die vertikale Produktion großflächig, nachhaltig und im Einklang mit den Bedürfnissen der Bürger in den Stadtraum zu integrieren. Das Projektvorhaben adressiert diese Herausforderung und entwickelt ein innovatives Konzept inklusive Machbarkeitsstudie zur vertikalen Landwirtschaft in die Gebäudestruktur über bisher ungenutzte Fassaden- und Dachflächen und die Anbindung an bestehende Gebäude Stoff- und Energieströme. Als Grundlage wird die neuartige OrbiLoop® / OrbiPlant® Vertical Farming Technologie genutzt, die im Vergleich zu bisherigen Vertical Farming Entwicklungen einen effizienteren, flexibleren und kostengünstigeren Ansatz ermöglicht. Das Projektvorhaben betrachtet hierbei zwei verschiedene Szenarien: die Gebäudeintegration des OrbiLoop® Systems in eine Doppelfassade und die Gebäudeintegration in eine Dachfläche. Im Rahmen des Projektes wird ein möglichst praxisnaher Betrieb des OrbiLoop® Systems in einer Doppelfassade nachgebildet. Der Versuchsaufbau wird die Entwicklung und Untersuchung der notwendigen technischen Anlagen und Systeme umfassen. In einer Machbarkeitsstudie wird der entwickelte Versuchsaufbau mit der Produktion von Erdbeeren und Kräutern exemplarisch getestet und abschließend unter ökologischen, ökonomischen und sozialen Gesichtspunkten bewertet.

Z-Farm. Innovations- und Technikanalyse 'Zero Acreage Farming' - Teilvorhaben: 'Innovations-Roadmap Zero-Acreage-Farming'

Das Projekt "Z-Farm. Innovations- und Technikanalyse 'Zero Acreage Farming' - Teilvorhaben: 'Innovations-Roadmap Zero-Acreage-Farming'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landnutzungssysteme und Landschaftsökologie durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Herausarbeitung der Relevanz und Potenziale von Zero Acreage Farming als Beitrag zu einer nachhaltigen und zukunftsfähigen Stadt und Agrarproduktion. Im Rahmen der Innovations- und Technikanalyse (ITA) werden technische, soziale, ökonomische und ökologische Potenziale untersucht, um anschließend strategische Entwicklungspfade für eine Umsetzung gebäudebezogener Anbauformen aufzuzeigen. Darüber hinaus sollen Innovationskonstellationen herausgearbeitet werden, die diese Ideen realisieren können. Mangels realisierter vergleichbarer Projekte (z.B. Vertical Farming) werden überwiegend theoretische, architektonische Konzepte untersucht. Bei dem speziellen Typus der Dachgewächshäuser werden auch bereits umgesetzte (prototypische) Projekte betrachtet. Einen Schwerpunkt des Projektes bildet eine Innovations-Roadmap für Zero Acreage Farming. Darin werden die Ansprüche von Stadtplanung, Landwirtschaft, Ökologie und Naturschutz, Architektur, Verbrauchern, Forschung, Wirtschaft, Gesellschaft, öffentlicher Verwaltung und Staat hinsichtlich einer neuartigen Agrarproduktion ermittelt, die nicht mehr nur im ländlichen Raum, sondern auch intra-urban und mit neuen technischen Lösungen stattfinden würde. Um schrittweise konsensuale Entwicklungspfade zu finden und zu erproben soll partizipativ eine Integrationsplattform aufgebaut werden, in der die bisherig parallel stattfindenden Prozesse und getrennt agierenden Akteure einbezogen werden. Vorrangige Fragen im Rahmen des Roadmapping-Prozesses werden hierbei sein. Welche Ziele werden bei der Einführung von Zero Acreage Farming verfolgt? Welche Optionen von Zero Acreage Farming sind möglich und lassen sich umsetzen? Wo liegen aus Sicht der genannten Anspruchsgruppen die Vorteile aber auch die möglichen Nutzungskonflikte bei Zero Acreage Farming? Welche Entwicklungspfade sind in einer konkreten Situation mittelfristig zu verfolgen? Welche Aufgaben übernehmen dabei die Akteure? Welche Forschung und Entwicklung bzw. Änderungen struktureller Rahmenbedingungen sind noch erforderlich?

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EUtech Scientific Engineering GmbH durchgeführt. Die nachhaltige Sicherung der städtischen Nahrungsmittelversorgung bei begrenzten Ressourcen wird zunehmend zur Herausforderung - insbesondere in dicht besiedelten Städten mit limitiertem Zugang zu Agrarflächen. Weltweit wird an innovativen Anbaumethoden gearbeitet, um zukünftig den Bedarf an Nahrungsmitteln in ausreichender Qualität und Quantität zu gewährleisten. Ein vielversprechender Ansatz liegt hierbei in der vertikalen Landwirtschaft, die im Vergleich zu klassischen Anbaumethoden eine signifikant höhere Nutzungseffizienz aufweist. Um zukünftig das volle Anwendungspotential des Vertical Farmings nutzen zu können, wird es entscheidend sein, die vertikale Produktion großflächig, nachhaltig und im Einklang mit den Bedürfnissen der Bürger in den Stadtraum zu integrieren. Das Projektvorhaben adressiert diese Herausforderung und entwickelt ein innovatives Konzept inklusive Machbarkeitsstudie zur vertikalen Landwirtschaft in die Gebäudestruktur über bisher ungenutzte Fassaden- und Dachflächen und die Anbindung an bestehende Gebäude Stoff- und Energieströme. Als Grundlage wird die neuartige OrbiLoop® / OrbiPlant® Vertical Farming Technologie genutzt, die im Vergleich zu bisherigen Vertical Farming Entwicklungen einen effizienteren, flexibleren und kostengünstigeren Ansatz ermöglicht. Das Projektvorhaben betrachtet hierbei zwei verschiedene Szenarien: die Gebäudeintegration des OrbiLoop® Systems in eine Doppelfassade und die Gebäudeintegration in eine Dachfläche. Im Rahmen des Projektes wird ein möglichst praxisnaher Betrieb des OrbiLoop® Systems in einer Doppelfassade nachgebildet. Der Versuchsaufbau wird die Entwicklung und Untersuchung der notwendigen technischen Anlagen und Systeme umfassen. In einer Machbarkeitsstudie wird der entwickelte Versuchsaufbau mit der Produktion von Erdbeeren und Kräutern exemplarisch getestet und abschließend unter ökologischen, ökonomischen und sozialen Gesichtspunkten bewertet.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) durchgeführt. Die nachhaltige Sicherung der städtischen Nahrungsmittelversorgung bei begrenzten Ressourcen wird zunehmend zur Herausforderung - insbesondere in dicht besiedelten Städten mit limitiertem Zugang zu Agrarflächen. Weltweit wird an innovativen Anbaumethoden gearbeitet, um zukünftig den Bedarf an Nahrungsmitteln in ausreichender Qualität und Quantität zu gewährleisten. Ein vielversprechender Ansatz liegt hierbei in der vertikalen Landwirtschaft, die im Vergleich zu klassischen Anbaumethoden eine signifikant höhere Nutzungseffizienz aufweist. Um zukünftig das volle Anwendungspotential des Vertical Farmings nutzen zu können, wird es entscheidend sein, die vertikale Produktion großflächig, nachhaltig und im Einklang mit den Bedürfnissen der Bürger in den Stadtraum zu integrieren. Das Projektvorhaben adressiert diese Herausforderung und entwickelt ein innovatives Konzept inklusive Machbarkeitsstudie zur vertikalen Landwirtschaft in die Gebäudestruktur über bisher ungenutzte Fassaden- und Dachflächen und die Anbindung an bestehende Gebäude Stoff- und Energieströme. Als Grundlage wird die neuartige OrbiLoop® / OrbiPlant® Vertical Farming Technologie genutzt, die im Vergleich zu bisherigen Vertical Farming Entwicklungen einen effizienteren, flexibleren und kostengünstigeren Ansatz ermöglicht. Das Projektvorhaben betrachtet hierbei zwei verschiedene Szenarien: die Gebäudeintegration des OrbiLoop® Systems in eine Doppelfassade und die Gebäudeintegration in eine Dachfläche. Im Rahmen des Projektes wird ein möglichst praxisnaher Betrieb des OrbiLoop® Systems in einer Doppelfassade nachgebildet. Der Versuchsaufbau wird die Entwicklung und Untersuchung der notwendigen technischen Anlagen und Systeme umfassen. In einer Machbarkeitsstudie wird der entwickelte Versuchsaufbau mit der Produktion von Erdbeeren und Kräutern exemplarisch getestet und abschließend unter ökologischen, ökonomischen und sozialen Gesichtspunkten bewertet.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Das übergeordnete Ziel der zweiten Phase des Verbundprojektes (1) die Weiterentwicklung des Water Management Tools (WMT) zu einem Entscheidungshilfesystem (DSS), (2) die dauerhafte Implementierung des IWRM-Prozesses für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Wasserressourcen und (3) die Verbreitung des IWRM-Konzepts über die Einzugsgebietsgrenzen hinaus sein. Das Teilprojekt der TU Berlin untersucht mit dem innovativen Roof-Water-Farm-Konzept die effiziente Klimatisierung über das Wasserressourcenmanagement von Wohngebäuden, was beispielhaft demonstriert wird. Dabei wird die landestypische Architektur mit den Dachgewächshäusern so kombiniert, dass sie erdbebensicher ist.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Im Rahmen dieses Verbundvorhabens werden Konzeptstudien und ein Machbarkeitsnachweis für den innovativen Ansatz der gebäudeintegrierten vertikalen Landwirtschaft in bisher ungenutzte Fassaden- und Dachflächen für eine nachhaltige Nahrungsmittelproduktion in der Stadt entwickelt. Als Basis dient die neuartige OrbiLoop® Vertical Farming Plattformtechnologie des Fraunhofer IME, die im Hinblick auf die spezifischen Anforderungen einer fassadenfähigen Pflanzenproduktion angepasst wird und durch Integration in einen Doppelfassaden Versuchsaufbau erprobt sowie bezüglich Energieeffizienz und Kulturführung optimiert wird. Die besondere Stärke dieses Projektvorhabens liegt in der Synergie der Projektpartner aus den Bereichen Architektur, Biologie und Ingenieurwesen ergänzt um eine urbane Gesellschaftsperspektive, was einen holistischen Projektansatz ermöglicht.

Teilvorhaben: Evaluierung und Übertragung auf Indoor Farm

Das Projekt "Teilvorhaben: Evaluierung und Übertragung auf Indoor Farm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, Institut für Gartenbau durchgeführt. Indoor Vertical Farming wird als vielversprechende Option für die zukünftige Nahrungsmittelproduktion angesehen. Die Multiplikation der Kulturfläche durch vertikale Kultursysteme führt zu einer erheblichen Steigerung der Flächeneffizienz. Die Nutzung von LEDs als alleinige Lichtquelle und die Kultivierung innerhalb eines von der Globalstrahlung isolierten Raumes ermöglich zudem eine standortunabhängige und hochgradig präzise Pflanzenproduktion unter optimalen Klimabedingungen. Die Bewässerung erfolgt hydroponisch, was ein optimiertes Nährstoffmanagement erfordert, da sowohl eine über- als auch eine Unterschreitung des Optimums innerhalb kürzester Zeit zu Schäden bzw. einem Totalausfall führen können. Derzeit übliche Summenparameter zur Messung und Steuerung der Nährlösung sind für die Nutzung in einer Indoor Vertical Farm nur unzureichend nutzbar, da präzise Angaben über die Einzelzusammensetzung lediglich über kosten- und zeitaufwendige Laboranalysen erreicht werden können. Da ein kontinuierliches Monitoring und eine exakte Versorgung der Pflanzen bis heute nicht möglich sind, kann das volle Potential einer Indoor Vertical Farm nicht ausgeschöpft werden. Die Entwicklung von Sensoren zur Ionen-selektiven Messung sind daher von essenzieller Bedeutung für die zukünftige Produktion in Indoor Vertical Farming Systemen. Im Projekt sollen potentiometrische und photometrische Sensoren zur automatischen und IoT unterstützten Erfassung von NPK, Ca, Mg miniaturisiert, weiterentwickelt und auf die spezifischen Bedürfnisse einer Indoor Vertical Farm angepasst werden. Darauf aufbauend ist ein präzises Düngermanagement möglich. Im Teilvorhaben der HSWT werden über praxisnahe Versuche Daten zur Kalibrierung sowie späteren Validierung der entwickelten Sensoren erfasst. Der Fokus liegt dabei auf der Pflanze sowie der Interaktion des Gesamtsystems und im späteren Verlauf des Projekts in der Übertragung des entwickelten Systems auf praxisnahe Indoor Farming Systeme.

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