Nachhaltige Lebensmittelproduktion in urbanen Räumen
Die wachsende Urbanisierung stellt die Versorgung der Bevölkerung mit Agrarprodukten vor Herausforderungen. Insbesondere in Städten ist die Umsetzung nachhaltiger, lokaler und qualitativ hochwertiger Lebensmittelproduktion komplex. Dies erfordert die Entwicklung neuartiger Agrarsysteme.
Das BMBF-Verbundprojekt SUSKULT, koordiniert vom Fraunhofer UMSICHT, verfolgt einen Ansatz, der Agrarsysteme an städtische Kläranlagen anbindet. Dieses Konzept zielt darauf ab, die Qualität und Nachhaltigkeit der Ernährung zu verbessern und gleichzeitig die Herausforderungen der Agrarwirtschaft in Bezug auf endliche Phosphatressourcen, hohen Energieaufwand bei der Düngemittelproduktion sowie die Verschmutzung von Gewässern und Böden durch Phosphor und Stickstoff zu adressieren.
Ressourcennutzung aus Kläranlagen
Kläranlagen bieten die notwendigen Komponenten für die Pflanzenkultivierung in geschlossenen Systemen, wie Gewächshäusern. Dazu gehören Nährstoffe, CO2, Wärme und Wasser. Ein weiterer Vorteil ist ihre zunehmend zentrumsnahe Lage, bedingt durch das Wachstum von Städten und Metropolregionen.
All diese Ressourcen sind auf Kläranlagen zu finden.
Die Idee, Ressourcen aus Kläranlagen im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu nutzen, ist nicht neu. Bestehende Verfahren gewinnen Phosphor aus Schlamm und Asche zurück. Jedoch wird dieser Phosphor oft in agrarwirtschaftlich geprägte Regionen transportiert, von wo die Produkte dann wieder in die Städte gelangen. SUSKULT entwickelt ein Bausteinsystem, um eine agrarwirtschaftliche Produktion direkt an Kläranlagen zu ermöglichen und so regional angebautes, qualitativ hochwertiges Gemüse zu erzeugen.
Das NEWtrient®-Center Konzept
Im Rahmen von SUSKULT arbeiten 15 Partner in vier Teilprojekten zusammen. Die Aufgaben umfassen die Weiterentwicklung von Kläranlagen zu sogenannten NEWtrient®-Centern, die Entwicklung einer Aufbereitungstechnik, eine angepasste Nahrungsmittelproduktion in geschlossenen Kultursystemen sowie die Umfeld- und Systemanalyse. Um Schwankungen in Menge und Konzentrationen im Abwassersystem zu begegnen, sind eine intelligente Prozesssteuerung und Vorhersagemodelle vorgesehen.
Wir haben die Vision, dass 2050 keine Kläranlagen mehr im Sinne einer Entsorgungsanlage existieren, sondern NEWtrient®-Center. Ressourcenströme, die sämtliche Nährstoffe in Städten umfassen, können hier gehandelt werden.
Neben den technischen Zielen müssen normative Grundlagen erarbeitet und Stakeholder in den Entwicklungsprozess eingebunden werden. Partner wie die Metro AG und REWE Markt GmbH sind direkt beteiligt, und zahlreiche Interessensvertreter wirken im Projektbeirat mit. Auch die Zivilgesellschaft wird in Dialogprozessen involviert, um beispielsweise neue Standorte für Wochenmärkte zu diskutieren.
Produktionsziele und Demonstrationsanlage
In den ersten drei Jahren wird der Grundstein für das neue Agrarsystem gelegt. Anschließend ist der Aufbau einer Demonstrationsanlage auf dem Gelände des Klärwerks Emschermündung geplant. Das Ziel ist die Produktion von mehreren Tonnen Gemüse pro Jahr nach einer Optimierungsphase der Komponenten.
Nach einer Phase der Optimierung der einzelnen Komponenten möchten wir vor Ort pro Jahr mehrere Tonnen Gemüse produzieren.
Diese Menge könnte beispielsweise den jährlichen Bedarf an Blattsalaten einer Gemeinde wie Anröchte decken, basierend auf einem durchschnittlichen jährlichen Verbrauch von etwa 3 kg Blattsalat pro Kopf in Deutschland.
SUSKULT: die Partner
Unter der Koordination vom Fraunhofer UMSICHT arbeiten 15 Partner in den vier Teilprojekten „TP1 NEWtrient®-Center“, „TP2 NEWtrient®-Aufbereitungssystem“, „TP3 Nahrungsmittelproduktion“ und „TP4 Umfeld- und Systemanalyse“ zusammen:
- Fraunhofer UMSICHT (Verbundkoordinator)
- A3 water solutions GmbH
- Deutsches Forschungszentrum für künstliche Intelligenz GmbH – DFKI
- Emschergenossenschaft K. ö. R
- Helmholtz Zentrum für Umwelt-forschung GmbH – UFZ
- Hochschule Osnabrück
- ILS-Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung
- Justus-Liebig-Universität Gießen
- Metro AG
- Montanuniversität Leoben
- PACELUM GmbH
- Rewe Markt GmbH
- Ruhrverband
- TU Kaiserslautern
- Yara GmbH & Co. KG
Förderhinweis
Das Projekt „SUSKULT – Entwicklung eines nachhaltigen Kultivierungssystems für Nahrungsmittel resilienter Metropolregionen“ (FKZ 031B0728) wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Agrarsysteme der Zukunft“ der „Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030“ der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.