Experiment in der Antarktis

Forscher züchten Tomaten im ewigen Eis

Von Jan Grossarth
13.09.2018
, 14:47
Noch nicht reif: Aktuelles Foto der Tomaten im Gewächshaus
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In der Antarktis züchten deutsche Forscher seit einem halben Jahr Tomaten, Minze und Ruccola. Das Projekt soll einst für Mars-Missionen nützlich sein – aber auch den Gemüseanbau in Afrikas Wüsten inspirieren.

Anfang Februar säte Paul Zabel, deutscher Arktisforscher, die ersten Zwergtomaten aus. Draußen schien die Sonne 24 Stunden lang; ein Expeditionsschiff hatte den Pflanzen-Container, Substrate, Nährlösungen und die Samen gerade angeliefert. Dann wurde es Winter; in diesen Tagen wurde es kaum hell am Südpol. Dafür gab es Farben im Gewächshaus: rote Tomaten und Radieschen, das Grün der Salate, Minze, Gurken und Kohlrabi-Pflanzen.

Mehr als erfolgreich verlief der erste arktische Winter, in dem deutsche Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sich als Gärtner betätigten, berichteten die Verantwortlichen am Donnerstag in Bremen. Draußen war es bis zu 42 Grad minus kalt, doch im mit 10 Zentimeter dicken Wänden ausgestatteten Container reiften die Vitamine für die sonst Dosenkost gewohnte Crew. ,,Es gibt fast täglich Salat in der Station", berichtete der Projektleiter Daniel Schubert. Zu viel Gurke gar; die Eisforscher werden des Gurkensalats überdrüssig. Die Bilanz: Geerntet wurden seit Februar 183 Kilogramm Frischgemüse, 29 Kilogramm Tomaten. In jeder Woche im Schnitt 1,6 Kilogramm Gurken, 940 Gramm Tomaten.

Die sogenannte ,,Isolationsphase" – im Winter kann kein Schiff die Forscher erreichen, sie müssen autark sein – endet bald. Der Versuch war allerdings ohnehin nur ein Versuch für Größeres. In einigen Jahrzehnten, so wird erwartet, sollen die ersten Menschen zum Mars fliegen. Aufgrund der Bedingungen für eine solche Reise müssten die Astronauten nicht nur zwei mal sieben Monate fliegen, sondern auch eineinhalb Jahre auf der Oberfläche bleiben. Für diese Zeit müssten sie ihr eigenes Obst und Gemüse anbauen, um nicht wegen Mangelerscheinungen zu erkranken. Für diesen fernen Marsflug war das deutsche Südpolprojekt mit dem Namen ,,Eden:ISS" ein früher Testlauf.

Abluft und Abwasser ins Gewächshaus?

Aber auch für die Landwirtschaft der Zukunft könnte das Projekt ein Vorbild sein. So sieht es Projektleiter Schubert, der Ingenieur ist und sich seit vielen Jahren mit der Pflanzenzucht in geschlossenen Anlagen befasst. Er glaubt, dass global ein wachsender Teil der Gemüse- und Salatproduktion in vertikale Farmen abwanden wird. In Berlin soll bald die erste eröffnen, in Asien und den Vereinigten Staaten gibt es einige. ,,Man könnte so den ökologischen Fußabdruck einer Stadt optimieren", sagt er. Zum Beispiel: die Abwässer einer Kläranlage aufbereiten, und mit ihnen dann das Gemüse düngen. Oder die CO2-haltige Abluft aus öffentlichen Schulgebäuden in Gewächshäuser leiten, wo die Pflanzen es zur Photosynthese nutzen. ,,Wir haben das Forschungsprojekt nicht gemacht, um den Welthunger zu beseitigen", sagt er, ,,aber geschlossene Produktionssystem werden einen wachsenden Beitrag leisten. Es wird in den nächsten Jahren ein ziemliches Umdenken und eine große Bewegung geben."

© LIQUIFER Systems Group Vienna

Ein Beispiel: Der Gemüseanbau in der Wüste. Das DLG kooperiert neuerdings mit Marokko und Ägypten. Hier sollen in Containern, gespeist vom Strom von Solarzellen, Salate und Tomaten mit geringem Wasserbedarf reifen. Das Bundesministerium für Forschung fördert dieses Projekt. ,,Solche Container sollten in entlegenen Dörfern und in unterentwickelten Gegenden der Erde aufgestellt werden", sagt Schubert der F.A.Z.

Doch einiges läuft noch nicht rund. Das Arktis-Projekt konnte noch nicht die nötige Energie selbst produzieren; das wäre im ewig dunklen arktischen Winter mit Solarzellen schwierig. Und während Ruccola, Kohlrabi und Tomaten unter LED-Licht und ständig zirkulierender Luft, in Steinwolle und unter ständiger Nährstoffzufuhr prächtig gedeihten, taten sich Paprika und Erdbeeren schwer. ,,Mit der Paprika haben wir ein bisschen unsere Probleme, die reifen nicht", sagte Schubert. Die Erdbeeren seien in Bremen im Vor-Versuch noch gut gewachsen, man wisse noch nicht, woran es ihnen in der Arktis mangele, erzählte Paul Zabel per Web-Liveschaltung. Von Problemen mit Schimmel war nichts zu hören; Schädlingsbefall gibt es in der Arktis nicht, und Chemikalien zur Insekten- und Pilzabwehr braucht man in den geschlossenen Pflanzcontainern auch nicht.

Keimt eine Tomate unter verminderter Gravitationskraft?

Mit Blick auf kommende bemannte Marsexpeditionen soll Ende November ein weiterer Anbau-Versuch unter deutscher Beteiligung starten: nicht in der Antarktis, sondern im Weltraum selbst. In eine Umlaufbahn von 600 Kilometern über der Erdoberfläche schicken das DLR und Wissenschaftler der Universität Erlangen dann einen kleinen Satelliten, in dessen dunklem Herzen Tomaten wachsen sollen. Man kann das Innere der Kapsel schon heute in Erlangen sehen.

Der „Growcontainer“ in der Antarktis
Der „Growcontainer“ in der Antarktis Bild: dpa

Am Stadtrand von Erlangen, schon im Wald, stehen die Universitätsgebäude der Biologie, Chemie und Physik. Im Gebäude der Biologie wächst probeweise bereits eine Minitomate; es ist die Sorte, die auch im Weltraum-Versuch wachsen soll. Die Frage sei, ob sie unter verminderter Gravitationskraft keime, blühe und reife Früchte hervorbringe, sagt Michael Lebert, Professor für Zellbiologie. Die Kapsel, in der sechs Tomaten keimen sollen, dreht sich um die eigene Achse; durch die Zentrifugalkraft wird eine Gravitationskraft simuliert, die zunächst derjenigen des Mondes entspricht, später derjenigen des Mars.

Urin als Dünger

Auch in der Gemüsezucht im Weltall geht es – noch konsequenter als in der Antarktis – nicht nur um die Schwerkraft, sondern auch um möglichst geschlossene Stoffkreisläufe. Wie die funktionieren, ist in Erlangen zu sehen. In einem geschlossenen Glaskasten, nicht viel größer als ein Schuhkarton, sollen die Pflanzen wachsen – nicht in Erde, sondern in Substrat und einer Nährlösung. Der Dünger, den sie brauchen, ist Urin – im Versuch synthetisch hergestelltes, bei späteren Weltraumexpeditionen soll es dasjenige der Astronauten sein.

Der deutsche Arktisforscher Paul Zabel in der Station
Der deutsche Arktisforscher Paul Zabel in der Station Bild: DLR / EDEN:ISS

Aber einfach auf die Tomaten zu pinkeln, das wäre keine gute Idee. Dann entstünde der stinkende Giftstoff Ammoniak, erklärt der Forschungsleiter Michael Lebert. Also rieselt der Urin zunächst durch einen kleinen Glaskasten, der mit Lavagestein gefüllt ist und Bakterien, die Ammoniak abbauen oder umwandeln. Am Ende bleiben Stickstoff und andere Pflanzennährstoffe aus dem Urin – Phosphor, Kali und Spurenelemente. Die gehen an die Tomaten.

Licht aus LED-Lampen

Aber das reicht nicht aus. Denn die Pflanzen in diesem Projekt ,,Eu:Cropis" brauchen zum Wachsen, für die Photosynthese, Licht und Kohlenstoffdioxid. Das Licht kommt aus LED-Lampen, der Strom von Solarkollektoren. Das CO2 kommt von den Bakterien. Die brauchen Sauerstoff; diesen liefern Euglena, ,,Augentierchen" genannte Einzeller. Auch sie zersetzen Ammoniak. „Wir haben zwei gekoppelte Lebenserhaltungssysteme“, erklärt Lebert. Den sechs Tomaten sollen 16 Kameras beim Wachsen zusehen. Nach etwa eineinhalb Jahren wird das Licht ausgestellt; irgendwann, Jahre später, wird der Satellit dann in die Erdatmosphäre eintreten und verglühen mitsamt allem, was in seinem Inneren schimmelt.

Im Alltag kann das Gärtnern in lebensfeindlichen Regionen leicht langweilig werden. Paul Zabel von der Arktisstation berichtete am Donnerstag, das spektakulärste Ereignis im Container sei das erste Keimen der Salate im Februar gewesen. Sonst rührt er Tag für Tag vormittags Nährstofflösungen an und geht dann mittags ins Gewächshaus, deren Tür manchmal arg vereist ist. Das Spannendste aber geschah vor einigen Tagen am Himmel, erzählte Zabel: 40 Minuten lang leuchteten die Polarlichter.

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Quelle: FAZ.NET
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