HypoWave+ – Implementierung eines hydroponischen Systems als nachhaltige Innovation zur ressourceneffizienten landwirtschaftlichen Wasserwiederverwendung

Regionale Konkurrenzen um die Ressource Wasser sind keine Seltenheit. Durch Klimawandel, Urbanisierung und Verschmutzung der Wasserressourcen könnten sich diese Nutzungskonflikte in den nächsten Jahrzehnten noch verschärfen. Auch im wasserreichen Deutschland kommt es immer öfter zu Nutzungskonflikten. Deshalb sind neue Konzepte und Verfahren für die Wasserwiederverwendung gefragt. In dem BMBF-Forschungsprojekt HypoWave erfolgte von 2016 bis 2020 erstmals die Pilotierung einer hydroponischen Pflanzenproduktion mittels Wasserwiederverwendung. Im Projekt HypoWave+ begleitet der Forschungsverbund in der Region Gifhorn die großtechnische Realisierung eines hydroponischen Systems mittels Wasserwiederverwendung. Auf einer Anbaufläche von einem Hektar sollen jährlich ca. 600 – 700 Tonnen Gemüse erzeugt werden.

HYPOWAVE.
Die Aufbereitung des Wassers orientiert sich am Bedarf für den Gemüseanbau – Nährstoffe sollen erhalten bleiben, Schadstoffe entfernt werden.
© Fraunhofer IGB
Die Aufbereitung des Wassers orientiert sich am Bedarf für den Gemüseanbau – Nährstoffe sollen erhalten bleiben, Schadstoffe entfernt werden.

Herausforderung und Hintergrund

Klimawandel, Urbanisierung und Verschmutzung der herkömmlichen Wasserressourcen führen in den nächsten Jahrzehnten regional zu verschärften Konkurrenzen um die Nutzung der knapper werdenden Ressource Wasser. Gleichzeitig gibt es eine wachsende Nachfrage nach regional und ressourcenschonend produziertem Gemüse. Für die Bewässerung in der Landwirtschaft kann umweltschonendes Wasserrecycling zur Erhöhung des Wasserangebots dienen. Im Projekt HypoWave wurde das Konzept entwickelt und konzipiert, im Folgeprojekt HypoWave+ erfolgt nun die großtechnische Umsetzung.

Forschungsansatz

Ziel des transdisziplinären Forschungsverbundes ist es, eine neue Form von regionaler Gemüseproduktion zu etablieren. Basierend auf den Ergebnissen des Forschungsprojekts HypoWave entschieden sich Landwirte in der Region Gifhorn zur Gründung eines Unternehmens, das hydroponisch erzeugtes Gemüse produziert. HypoWave+ begleitet dieses Vorhaben wissenschaftlich und geht offenen Fragestellungen nach in den Bereichen Wasseraufbereitung, Gemüseproduktion, intelligente Steuerungstechnik, Qualitätsmanagement und institutionelle Arrangements. Damit soll die Marktfähigkeit von hydroponisch erzeugtem Gemüse mittels umweltschonendem Wasserrecycling weiterentwickelt werden, mit dem Ziel, es an anderen Standorten ebenfalls anzuwenden.

Im Rahmen von HypoWave+ beschäftigt sich das Fraunhofer IGB mit der Digitalisierung der eingesetzten Prozesse. Hierzu koordiniert das Team die Arbeiten zur integrierten Datenerfassung und Steuerung der Wasseraufbereitung und des Gewächshauses sowie zum Aufbau und Betrieb der für die Datenerfassung und -verarbeitung benötigten Infrastruktur. Darüber hinaus ist das IGB für den Nachweis von (pflanzen)pathogenen Mikroorganismen und Viren im aufbereiteten Wasser verantwortlich und bringt, gemeinsam mit anderen Partnern und Akteuren vor Ort, seine fachliche Expertise zu Fragen der Akzeptanz und Qualität der neuen Prozesskette sowie zum Risikomanagement ein.

Die Salatsetzlinge kommen dank des hydroponischen Verfahrens ohne Erde aus.
© ISOE Wikom
Im BMBF-Forschungsprojekt HypoWave wurde von 2017 bis 2019 erstmals eine hydroponische Pflanzenproduktion mittels Wasserwiederverwendung pilotiert.
Schaltschrank.
© Fraunhofer IGB
Schaltschrank.
Dank biointelligenter Steuerungssysteme lässt sich die Wasserverteilung und Nährstoffversorgung des hydroponischen Systems genau kontrollieren.
© Fraunhofer IGB
Dank biointelligenter Steuerungssysteme lässt sich die Wasserverteilung und Nährstoffversorgung des hydroponischen Systems genau kontrollieren.

Projektinformationen

ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung

Projekttitel

HypoWave+ – Implementierung eines hydroponischen Systems als nachhaltige Innovation zur ressourceneffizienten landwirtschaftlichen Wasserwiederverwendung

 

Projektlaufzeit

Februar 2021 – Januar 2024

 

Projektpartner

  • Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Siedlungswasserwirtschaft (Projektleitung)
  • ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung, Frankfurt am Main (Projektkoordination)
  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart
  • Universität Hohenheim, Stuttgart
  • IseBauern GmbH & Co. KG, Wahrenholz
  • Wasserverband Gifhorn, Gifhorn
  • Abwasserverband Braunschweig, Wendeburg
  • aquaTune GmbH, Xylem, Hahnstätten
  • Ankermann GmbH & Co. KG, Meine
  • Huber SE, Berching
  • INTEGAR – Institut für Technologie im Gartenbau GmbH, Dresden

Förderung

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundprojekt »HypoWave+ – Implementierung eines hydroponischen Systems als nachhaltige Innovation zur ressourceneffizienten landwirtschaftlichen Wasserwiederverwendung« zur Fördermaßnahme »Wassertechnologien: Wasserwiederverwendung« im Rahmen des Bundesprogramms »Wasser: N«. Wasser: N ist Teil der BMBF-Strategie Forschung für Nachhaltigkeit (FONA).