HELP- High-energetic light for plants Entwicklung von Blaulicht und UV-Belichtungsstrategien für geschlossene Kultursysteme zur Induktion von pflanzlichen sekundären Inhaltsstoffen und Reduktion von Krankheitserregern

Abstract

Ziel des Projekts "HELP" war die Optimierung eines vertikalen Produktionssystems für Arznei- und Gewürzpflanzen am Beispiel der Pfefferminze (Mentha × piperita). Im Zentrum stand die Entwicklung und Bewertung eines geschlossenen, vertikalen Kultursystems, das eine qualitativ hochwertige Produktion (insbesondere hinsichtlich sekundärer Inhaltsstoffe wie ätherischer Öle) bei gleichzeitig erhöhter Ressourceneffizienz ermöglicht. Dazu sollten insbesondere Energie-, Wasser-, Dünge- und Pflanzenschutzmitteleinsatz reduziert und die Flächenproduktivität gesteigert werden. Ein wesentlicher wissenschaftlich-technischer Schwerpunkt lag auf der gezielten Nutzung kurzwelliger Strahlung (Blau-, UV-A-, UV-B- und UV-C-Licht) in Controlled-Environment- bzw. Indoor-Anbausystemen. Hintergrund ist, dass Pflanzen Licht nicht nur als Energiequelle für die Photosynthese nutzen, sondern auch als Regulationssignal für Morphogenese, Stoffwechsel und Abwehrprozesse. Insbesondere blaues Licht sowie UV-Strahlung sind entscheidend für kompaktes Wachstum, stabile Pflanzenarchitektur und die Bildung sekundärer Inhaltsstoffe. Der Stand der Technik zeigt, dass LED-basierte Indoor-Farming-Systeme zwar energieeffizient sind, jedoch häufig mit festen Spektren arbeiten. Dadurch wird blaues Licht kontinuierlich eingesetzt, obwohl es phasenabhängig unterschiedlich stark benötigt wird. Spektral regelbare LED-Systeme bieten hier Potenziale zur bedarfsgerechten Lichtsteuerung und zur energetischen Optimierung. Gleichzeitig ist bekannt, dass UV-Strahlung (insbesondere UV-B und UV-C) die Biosynthese sekundärer Metabolite stimulieren und pflanzliche Abwehrmechanismen aktivieren kann. UV-C kann zudem zur Reduktion von Phytopathogenen beitragen, ist jedoch technologisch anspruchsvoll, da Effizienz und Lebensdauer entsprechender LEDs begrenzt sind. Phytosanitäre Probleme, insbesondere durch Pilzkrankheiten wie Echter Mehltau, stellen in geschlossenen Produktionssystemen eine zentrale Herausforderung dar. Gleichzeitig ist die wirtschaftliche Tragfähigkeit vertikaler Farmen häufig durch hohe Energiekosten und komplexe Hygienemanagementsysteme limitiert. Vor diesem Hintergrund besteht ein Bedarf an integrierten Lösungen, die Lichtsteuerung, Pflanzengesundheit und Produktqualität gleichzeitig optimieren.