Systemanalyse einer PflanzenkuItivierungsmatte für den Anbau von Nahrungsmitteln

Kurzfassung

In dieser Bachelorthesis wird eine Systemanalyse einer Pflanzenkultvierungsmatte durchgeführt. Die Kultivierungsmatte befindet sich in einer Mobilen entfaltbaren Pflanzenanbaueinheit (MEPA), in der Nahrungsmittel angebaut werden. Die MEPA ist ein portables System, welches die Pflanzen autonom versorgt. Einsatzorte sind Krisengebiete und unwirtliche Gegenden. Die MEPA ist ein Forschungsprojekt der Initiative EDEN (Evolution & Design of Environmentally-Closed Nutrion-Sources), welche Teil des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist. Innerhalb dieser Arbeit sind verschiedene Layouts der Pflanzenkultivierungsmatte theoretisch entwickelt. Die Layouts sind in Weg- und Pflanzenanbaufläche eingeteilt. Selbst erstellte Entwürfe illustrieren die Bepflanzung der Kultivierungsmatte. Für eine ´Polykultur´, ´Salat-Monokultur´, und ´Gurken-Monokultur´ ist der zu erwartende Output der Pflanzen berechnet. Grundlage der Output-Berechnungen ist eine Literaturrecherche. Die Polykultur produziert an 158 Tagen einen Ertrag von insgesamt 336 kg essbarer Biomasse. Die Pflanzen transpirieren dabei insgesamt 4329 kg Wasser und verbrauchen 55 kg Kohlenstoffdioxid. Bei der Salat-Monokultur werden an 34 Tagen 100 kg Essbare-Biomasse geerntet. Dabei geben die Salatköpfe 1224 kg H2O über die Transpiration ab und nehmen 7,4 kg CO2 auf. Die Gurken-Monokultur erzeugt innerhalb von 112 Tagen einen Ernteertrag von 793 kg. Die Summe der Transpirationsmenge der Gurkenpflanzen beträgt 5600 kg H2O und die KohlenstoffdioxidAufnahme 91,3 kg CO2. Der Output der MEPA-Polykultur ist mit dem Output der Forschungsprojekte EDEN International Space Station (ISS) und Lunar Greenhouse verglichen. Die essbare Biomasse der MEPA beträgt am Tag durchschnittlich 0,1 kg/m2 und vom EDEN ISS 0,08 kg/m2. Die Pflanzen in der MEPA transpirieren am Tag im Durchschnitt 1,3 kg H2O/m2 und im Lunar Greenhouse 0,6 kg H2O/m2. In der MEPA nehmen die Pflanzen am Tag durchschnittlich 17,1 g CO2/m2 und im Lunar Greenhouse 7,1 g CO2/m2 auf.