Ausgehend von den food4future-Extremszenarien, in denen zukünftig eine ausreichende Nahrungsversorgung weder durch weltweiten Handel („No Trade“) , noch durch genügend Acker- und Weideflächen für die konventionelle Kultivierung von Pflanzen und Zucht von Tieren („No Land“) gewährleistet werden kann, müssen Alternativen geschaffen werden, welche es erlauben, Nahrungsmittel unabhängig von diesen Faktoren in ausreichender Menge und Qualität zu produzieren. Eine Möglichkeit stellt hierbei die Entwicklung so genannter „Urbaner Bioräume“ dar, welche den verschiedenen Organismen optimale Wachstumsbedingungen bieten und somit eine hohe Produktivität auf geringem Raum ermöglichen. Sie können beispielsweise aus einer Vielzahl verschiedenartiger, abgeschlossen – er Einzelzellen so genannte Kompartimente  – zusammengesetzt werden und so an wechselnde Anforderungen wie verfügbaren Platz, Mengenbedarf oder Art des Organismus angepasst werden. Aufgrund des modularen Aufbaus ist die Integration der Bioräume in ein urbanes Umfeld problemlos möglich, weshalb bislang ungenutzter Raum an öffentlichen Orten oder auf Hausdächern effektiv für die Nahrungsmittelproduktion genutzt werden kann.

An die Eigenschaften der Kompartimente werden dabei sehr hohe Anforderungen gestellt. Sie müssen einerseits eine ausreichende mechanische Belastbarkeit aufweisen, um beispielsweise ein maschinelles Abernten zu ermöglichen. Andererseits sollte das Gewicht der Einheiten so gering wie möglich sein, um die Statik bestehender Gebäude, in die die Kompartimente integriert werden, nicht zu beeinträchtigen. Weitere wichtige Eigenschaften der Baumaterialien können UV-Stabilität oder Transparenz sein, damit zum Beispiel Sonnenlicht in den Innenraum eindringen kann. Hierfür werden geeignete faserverstärkte Materialien entwickelt, welche das Potenzial besitzen, die geforderten Eigenschaften zu vereinen. Sie bestehen beispielsweise aus Glasfasern, die für eine hohe mechanische Festigkeit der Werkstoffe sorgen, und Kunststoffen (Reaktivharze), welche den Bauteilen ihre Form verleihen und eine hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse ermöglichen. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Reaktivharze können entsprechend der jeweiligen Anforderungen eingestellt werden.

Um im Inneren der Kompartimente ideale Wachstumsbedingungen für die verschiedenen Organismen zu erzeugen, ist außerdem die Integration von geeigneten Wärme- und Lichtquellen erforderlich. Dabei werden die optimalen Bedingungen durch die Projektpartner*innen im Rahmen der Projekte des Forschungsfelds Organismen ermittelt. Entsprechende technische Vorrichtungen wie LED-Module oder Heizleiter werden in die faserverstärkten Kunststoffe integriert.

Im Projektverlauf sollen mit den entwickelten Materialien und Methoden mehrere solcher Kompartimente als Labormuster entstehen, anhand derer die Möglichkeiten der Kultivierung von nahrungsmittelliefernden Organismen im urbanen Umfeld gezeigt werden kann. Begleitend dazu soll ein Konzept für den Einsatz unter Berücksichtigung verschiedener Umgebungssituationen in diesem Umfeld erarbeitet werden.

Text: J. Sabban, O. Kahle, PYCO