Den FEFU-Wissenschaftlern ist es gelungen, einen Dünger auf organischer Basis zu entwickeln, der für den Anbau von Pflanzen in einer erdlosen Umgebung bestimmt ist. Es basiert auf der Substanz der Anfeltia-Alge – die fernöstliche Meereslebewesen enthält eine Vielzahl von Spurenelementen. Das daraus resultierende Nährstoffkonzentrat ist in seiner Zusammensetzung möglichst naturnahen Böden nachempfunden und hat seine Wirksamkeit bereits in ersten Versuchen bestätigt.
Neben Wasser und Sonnenlicht benötigen Pflanzen für ihre Entwicklung Spurenelemente und eine Reihe weiterer Bausteine. Ihr Vorhandensein oder Fehlen beeinflusst nicht nur Größe, Geschmack, Geruch und Farbe, sondern auch die Menge der in der Frucht enthaltenen Vitamine. Es wird angenommen, dass unter natürlichen Bedingungen alle notwendigen Elemente der Pflanze aus dem Boden und dem natürlichen Wasser entnommen werden.
Um jedoch dicht besiedelte Gebiete, in denen fruchtbares Land begrenzt ist, mit Nahrung zu versorgen, müssen die Menschen auf den Anbau einer großen Menge Gemüse in einer künstlichen Umgebung zurückgreifen. Die Rede ist von Hydroponik – Hightech-Systemen, bei denen die Triebe nicht aus der Erde, sondern aus der die Wurzeln umgebenden Lösung ernährt werden. Idealerweise sollte seine Zusammensetzung möglichst identisch mit natürlicher Erde sein und gleichzeitig eine wasserähnliche Konsistenz haben, um die zahlreichen Filter und Pumpen, durch die die Lösung zirkuliert, nicht zu verstopfen.
Referenz: organische vs. mineralische Düngemittel
Bodenmikroelemente können auf verschiedene Weise nachgeahmt werden. Zum einen mit Hilfe von mineralischen Zusatzstoffen, die chemisch hergestellt werden. Einerseits ist dies eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, einen Komplex von Elementen zu erstellen, die für Pflanzen erforderlich sind. Andererseits können die Geschmackseigenschaften von Früchten, die auf solchen Düngemitteln angebaut werden, denen von Gemüse, das auf natürlichem Boden angebaut wird, sehr unterlegen sein, da die Zusammensetzung der Zusatzstoffe begrenzt ist.
Der zweite Weg sind organische Düngemittel, die eine natürliche Basis haben und aus Naturprodukten hergestellt werden. Sie ermöglichen es Ihnen, Pflanzen mit den notwendigen Elementen zu sättigen, während „natürliche“ Geschmäcker und Gerüche erhalten bleiben. Allerdings ist „Bio“ in flüssiger Form ziemlich schwer zu bekommen, es kann auch Krankheitserreger und Verunreinigungen enthalten, daher werden sie in Hydroponiksystemen sehr wenig verwendet – es ist teuer und in großen Unternehmen ineffizient.
Um verbesserte Geschmackseigenschaften zu erreichen, werden in der Hydrokultur Cocktails aus mineralischen und organischen Düngemitteln verwendet, die in unterschiedlichen Anteilen kombiniert werden. Die Wirksamkeit solcher Zusammensetzungen ist hoch, jedoch sind die Kosten für Düngemittel für russische Unternehmen oft höher als für Mineraldünger, da viele Komponenten ausländischen Ursprungs sind.
Billiger, größer, schmackhafter
Trotz der oben genannten Schwierigkeiten gelang es den FEFU-Wissenschaftlern, organische Düngemittelkomponenten aus Anfeltia-Algen herzustellen, die für hydroponische Systeme bestimmt sind. Das resultierende Produkt ist neben einer Vielzahl von Nährstoffen mit Fulvinsäure gesättigt – einem natürlichen Leiter von Spurenelementen zu den Zellen der Pflanzenwurzeln. Der Dünger hat gute Filtrationseigenschaften und ähnelt in seiner Konsistenz Sojasauce. Eine spezielle Aufbereitung der Rohstoffe und der weitere Prozess der Ultraschallextraktion ermöglichen den Ausschluss von Krankheitserregern. Das resultierende sichere und wirksame Nährstoffkonzentrat wird je nach Kultur in einem Verhältnis von 1 zu 100 oder 1 zu 300 in Wasser verdünnt.
„Die durchgeführten Versuche haben bereits gezeigt, dass die derzeitige Zusammensetzung des Düngers in seiner Effizienz den mineralischen Spitzendüngern in nichts nachsteht. Der auf unserem Produkt angebaute Salat ist in der Größe vergleichbar mit dem auf importierter Lösung angebauten. Gleichzeitig sind die Kosten für unseren Dünger niedriger und der Wert von Gemüse wird höher sein, da es nahrhafter und von höherer Qualität ist“, sagte Alexei Belov, Leiter des Projekts, Ph.D.
Nach Angaben des Wissenschaftlers laufen Versuche mit der resultierenden Nährlösung, und die Zusammensetzung des Industriedesigns wird so finalisiert, dass es der Wirtschaftlichkeit von Mineraldüngern entspricht. Darüber hinaus untersucht ein Team von Wissenschaftlern zusammen mit Studenten die Wirkung bestimmter Spurenelemente auf die organoleptischen Eigenschaften von Pflanzen. Forscher versuchen, die ideale Zusammensetzung von Elementen zu schaffen, die Gemüse den intensivsten Geschmack und das intensivste Aroma sowie einen vollständigen Satz von Vitaminen und Nährstoffen verleiht.
Sowohl in der Arktis als auch im Weltraum gefragt
Bio-Hydroponik ist laut Projektvertretern nicht nur für große Gewächshäuser eine vielversprechende Richtung. Ein großer Markt für solche Düngemittel sind abgelegene Einrichtungen, beispielsweise Schichtlager, Polarforscherstationen, Seeschiffe. Hier kann der Bedarf an frischem Gemüse mit Hilfe von modularen Containergewächshäusern gedeckt werden, die den Anbau von frischem Gemüse in ausreichenden Mengen ermöglichen. Die Zusammensetzungen für solche hydroponischen kleinen Komplexe sollten so ausgewogen wie möglich sein, damit die Bewohner abgelegener Dörfer und Unternehmen ihre Ernährung mit schmackhaftem und nahrhaftem Gemüse abwechslungsreich gestalten können.
Ein weiterer großer Bereich ist die Verpflegung von Raumstationen mit langer Aufenthaltsdauer. Hydroponik kann nicht nur den Bedarf an frischem Gemüse schließen, sondern auch die Stressbelastung von Astronauten lindern, die sich besonders freuen, lebende Pflanzen fernab ihres Heimatplaneten zu sehen. Bereits heute investieren Raumfahrtagenturen auf der ganzen Welt stark in die Entwicklung von Nahrungssystemen für Kolonien auf dem Mars und langfristige Weltraummissionen. Laut Alexey Belov wird eines der bei FEFU entwickelten Produkte darauf abzielen, Nährlösungen für entfernte Objekte zu entwickeln.
„Wenn es um hydroponische Systeme für langfristige Weltraummissionen geht, ist die Frage nach organischen Düngemitteln sehr akut. Eine Person kann ohne große Beschwerden ein paar Monate lang unausgewogenes Gemüse essen, das auf chemischem Dünger angebaut wurde. Aber wenn die Weltraumreise mehr als ein Dutzend Jahre dauert, dann braucht es hier funktionale und hochwertige Lebensmittel“, so der Projektleiter.
Daran erinnern, dass die Entwicklung neuartiger organischer Düngemittel in FEFU im Rahmen des Priority 2030-Programms und der Advanced Engineering School „Institute of Biotechnology, Bioengineering and Food Systems“ durchgeführt wird. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung neuer CRF-Technologien der Agrar-Biotechnik von Weltklasse sowie die Schaffung einer effektiven und erschwinglichen Produktlinie von Düngemitteln aus lokalen Ressourcen des Fernen Ostens.