Bevölkerungswachstum, Klimawandel und Verdichtung des urbanen Lebens gehören zu den größten Herausforderungen für die Produktion von Nahrungsmitteln im 21. Jahrhundert. Die zunehmende Verknappung von Anbauflächen und das prognostizierte Wachstum der Weltbevölkerung können aber weder durch den laufenden Fortschritt in der Tier- und Pflanzenzüchtung noch durch eine maximale Effizienzsteigerung in der großflächigen Agrarproduktion kompensiert werden.
Die Zukunft basiert auf einer Nahrungsmittelproduktion in miteinander verbundenen, kommunizierenden und standardisierten Produktionsmodulen, den sogenannten CUBES.
Das CUBES System besteht aus drei Produktionsprozessen welche symbiotisch ihre Beiprodukte untereinander Austauschen. In der Hydroponik werden pflanzenbasierte Lebensmittel ohne Boden produziert. Im Projekt werden hier zunächst Tomaten und Paprika Kulturen genutzt. Die Hydroponik gibt ihre Transpirationswasser an eine Aquakultur ab und erhält von dieser Nährstoffreiches Fischwasser. Dem Kreislauf folgend schließt sich eine Zucht von Insekten an, hier werden Öle und Proteine hergestellt welche unter anderem Verwendung in der pharmazeutischen Industrie finden. Die Sedimente der Aquakultur werden hier als Eingang genutzt wobei Beiprodukte der Insektenproduktion wiederum als Nahrung für die Fische dienen können. Die Insektenproduktion bekommt Nährstoffe durch Ernterückstände der Hydroponik und bietet dieser Insektenreste als Eingang und schließt somit den Kreislauf des CUBES Systems ab.
Der Urbane Standort des Produktionssystem ermöglicht die Integration in den urbanen Metabolismus (siehe Abb. 2 rechts). Symbiotische Beziehungen mit urbanen Entitäten ermöglichen eine zusätzliche Steigerung der Ressourceneffizienz. Es ist beispielsweise angedachte urban anfallende Bio-Abfälle als Rohstoff für die Insektenzucht zu verwenden. Weiterhin ist die Reinigung von urbanen Grauwasser oder die Verwendung von Regenwasser durch das CUBES System Forschungsgegenstand. Auch die Nutzung von CUBES Systemen als potentieller Energiespeicher für die Flexibilisierung von Smart Grids ist Teil der städtischen Perspektive. Neben der Vernetzung mit lokalen Ressourcenflüssen ergeben sich weitere positive Effekte durch die urbane Produktion von Lebensmitteln. Z.B. ermöglichen verkleinerte Lieferketten die Reduktion von Lebensmittelabfällen, es wird nur bei Bedarf geerntet, und die Verkleinerung logistischen Aufwänden.
Dieser Projektbeitrag wurde vom Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der TU Braunschweig zur Verfügung gestellt. Das IWF ist Partner in dem vom BMBF geförderten Projekt, das eine potenzielle Laufzeit von bis zu 15 Jahren hat. In den ersten 5 Jahren soll ein Demonstrator des Produktionssystems entstehen. Der Baubeginn hierfür liegt im Jahr 2020, der Technologiedemonstrator wird an der Humboldt-Universität zu Berlin in Dahlem aufgebaut
Mehr Informationen werden laufend auf der Projektwebseite zur Verfügung gestellt unter www.cubescircle.de