EDEN ISS – Frische Nahrung für Astronauten und Astronautinnen

Kann Gemüse im All gedeihen? In dem Forschungsprojekt EDEN ISS dreht sich alles genau um diese Frage. Denn im Weltall gibt es keine Gemüsebeete und die Verpflegung von Weltraum Missionen ist entsprechend schwierig. Alternativen müssen her. Seit 2015 wird daher im Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein abgeschlossener Container entwickelt, in dem Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen und – ganz ohne Erde – in hydroponischen Systemen wachsen. Im Artikel erfahren Sie mehr über das Projekt und die Vorteile der neuen Anbaumethoden.

Die Bedingungen für die Crew im All

Derzeit müssen Astronauten und Astronautinnen die gesamte Nahrung von der Erde mitnehmen. Alternativ erhalten sie Nachschub durch unbemannte Frachtschiffe. Da frische Nahrung viel Platz benötigt und verderblich ist, leben die Crewmitglieder bisher meist von Astronautennahrung. Frisches Obst und Gemüse stehen an Bord der Internationalen Raumstation ISS daher nur sehr selten zur Verfügung. Noch schwieriger wird die Versorgung, wenn eine Crew nicht ständig um die Erde kreist, sondern beispielsweise zum Mars aufbricht. Je weiter sich Missionen von der Erde entfernen, umso aufwändiger wird die Versorgung der Crew.

Dabei gilt es zu bedenken: Eine Mission zum Mars dauert beispielsweise weit über ein Jahr. Doch so viel Nahrungsmittel im Gepäck, das wäre zu schwer und würde auch zu viel Platz einnehmen. Deswegen muss die Crew auf solchen langen Reisen in der Lage sein, sich selbst mit Nahrung zu versorgen.

Hier kommen die Pflanzen ins Spiel. Sie stellen unsere wichtigste Nahrungsgrundlage dar und produzieren darüber hinaus Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen. Der Anbau von Pflanzen an Bord eines Raumschiffs kann daher das Problem der Nahrungs- und Sauerstoffversorgung auf langen Flügen durchs All lösen. Und ersorgt zusätzlich für Abwechslung auf dem Speiseplan.

Inspektion einer optimierten Nährstofflösung für die im EDEN-Labor kultivierten Pflanzenarten, Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Wie gedeihen Pflanzen im Weltraum?

Der Weltraum bietet keineswegs lebensfreundliche Bedingungen. Es herrschen Schwerelosigkeit und extreme Temperaturen. Darüber hinaus gibt es kein Magnetfeld und keine Atmosphäre, die vor gefährlichen Strahlungen schützen. Und es gibt natürlich auch keine Luft: Denn im All herrscht ein Vakuum. Daher können Pflanzen nur in geschützten Räumen, wie beispielsweise auf Raumstationen, in Satelliten oder Raumschiffen, überleben. Das Züchten von außerirdischen Pflanzen wird zurzeit auf der ISS erforscht. Erste Tests mit Salat und anderen Pflanzen sind erfolgreich verlaufen. Doch bis zur Serienproduktion, die eine Crew mit der ausreichend frischer Nahrung versorgt, ist es noch ein weiter Weg.

EDEN ISS – Reiseziel Antarktis

Der erste Einsatzort des EDEN ISS Containers wird die Antarktis sein. Die Technologien werden in der hochisolierten, vom Alfred-Wegener-Institut in der Antarktis betriebenen Neumayer-Station III getestet. Dafür wird der Container Ende 2017 mit dem Forschungseisbrecher Polarstern in die Nähe der Neumayer-Station III in der Antarktis gebracht. Dort wird sie für etwa ein Jahr lang von dem Wissenschaftler und DLR-Mitarbeiter Paul Zabel betrieben werden. Er soll dort die Crew über mehrere Monate mit frischem Gemüse, Obst und Kräutern versorgen. Ziel ist es, die physischen und psychischen Gesundheit der Wissenschaftler*innen vor Ort zu erhöhen.

Der EDEN ISS Container wird für 1 Jahr auf der Neumayer-Station III in der Antarktis stehen und die Crew mit frischem Obst und Gemüse versorgen, Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Chancen für die weltweite Nahrungsmittelproduktion

Die Erkenntnisse aus der Raumfahrtforschung können aber auch auf die Nahrungsmittelproduktion auf der Erde übertragen werden und uns von großem Nutzen sein. Angesichts einer immer weiter wachsenden Weltbevölkerung und einer damit einhergehenden gesteigerten Nachfrage nach Lebensmitteln muss die Nahrungsmittelproduktion in Zukunft nachhaltiger geschehen. Hier kommen geschlossene Kreisläufe – wie sie bei EDEN ISS genutzt werden – ins Spiel: Zum einen können durch sie Ressourcen gespart und pflanzliche Nahrung effizienter produziert werden, zum anderen erlauben sie den Anbau von Pflanzen unter weniger geeigneten Wachstumsbedingungen wie in Wüstenregionen oder Großstädten.

Wissenschaftler innerhalb des EDEN-Labors bei der Salaternte. Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Vertikaler Pflanzenanbau

Außerdem ist auf Raumstationen nicht viel Platz. Die Anbaumethode muss entsprechend möglichst platzsparend sein. Hier bietet sich das Vertical-Farming an. Der Anbau der Pflanzen erfolgt dabei in mehrstöckigen Gebäuden auf verschiedenen Ebenen. Derzeit gibt es in verschiedenen Staaten Planungen zum vertikalen Pflanzenanbau. Diese vertikalen Farmen könnten auf dem Mars, dem Mond, in engen Raumstationen, dem ewigen Eis oder Wüstengebieten stehen, aber auch in dicht bevölkerten Städten. Bis zum Jahr 2050 wird die Erde von drei Milliarden Menschen mehr bevölkert werden als derzeit, von denen voraussichtlich etwa 80% in Städten leben werden. Um diese zu ernähren, würde eine zusätzliche landwirtschaftliche Fläche der Größe Brasiliens benötigt werden. Vertical-Farming verringert die landwirtschaftliche Nutzfläche um ein Vielfaches.

Bild: Vertikaler Pflanzenanbau Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Das Vertical-Farming bietet weitere Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Pflanzenanbau. Durch den Anbau in einem geschlossenen Raum besteht für die Ernte keinerlei Gefahr durch zufällige Umweltkatastrophen, wie beispielsweise Stürme oder Unwetter. Entsprechend größer fällt die Ernte aus. Auch der Befall von Schädlingen ist nahezu ausgeschlossen. Die Ernte kann sogar mehrmals im Jahr erfolgen, da der Anbau unter streng kontrollierten Bedingungen erfolgt. Damit ist gemeint, dass Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse maschinell vorgegeben. Dadurch liegen keine saisonalen Beschränkungen der Lebensmittel mehr vor. Verbraucher könnten somit immer frische, regionale Lebensmittel beziehen. Lange, umweltschädliche Transportwege entfallen dabei komplett .

Paul Zabel, Mitarbeiter des DLR und der EDEN-Arbeitsgruppe, wird die Pflanzen in der Antarktis betreuen und die neue Technologie erforschen Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Der große Nachteil der vertikalen Farmen ist der derzeit sehr hohe Energieverbrauch. Bis diese neuen Technologien also auf allen Ebenen ressourcenschonend und nachhaltig sind, bedarf es noch weiterer Forschung. Hier kann die Raumfahrt mit dem EDEN-ISS Projekt einen großen Beitrag leisen.

Weiterführende Informationen finden Sie hier.