LED-Licht für Pflanzen in Quarantäne

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In einem speziellen Quarantäne-Gewächshaus können Forscher Viren, Bakterien und Pilze an Pflanzen erforschen und untersuchen. Dazu sind sie auf breitbandiges Licht von LEDs angewiesen.

Nicht nur Menschen gehen in Quarantäne - selbst Pflanzen. Nämlich dann, wenn Wissenschaftler Pflanzenkrankheiten untersuchen, die durch Viren, Bakterien, Pilze und parasitäre Nematoden verursacht werden sowie bei der Forschung von genetisch veränderten Organismen. Solch ein Quarantäne-Gewächshaus ist das Serre Red in den Niederlanden. Betrieben wird es von der Wageningen University & Research (WUR).

Das von Bosman van Zaal errichtete Serre Red ist eine der fortschrittlichsten Quarantäne-Forschungseinrichtungen, die bisher gebaut wurden. Sie verfügt über 63 Abteile von 15 bis 52 Quadratmetern mit individueller Klimasteuerung, Luftfilterung und Zugangsschleusen. In einem unterirdisch verlaufenden Korridor wurden umfangreiche technische Gerätschaften installiert, um so eine zu starke Beschattung der Fläche zu vermeiden. Zu den weiteren Eigenschaften des vollständig elektrisch gesteuerten Gewächshauses gehört eine Zweifach-Isolierverglasung, eine Außenschattierung, Wärme-/Kältespeicher und ein Autoklav-System, das alle Materialien – einschließlich Wasser und Abfall – sterilisiert, bevor sie das Gewächshaus verlassen.

Breites Lichtspektrum mit LED-Technik

Die Forscher stellen besondere Anforderungen an das Licht. Damit der Einfluss von künstlichem Licht auf die Experimente gesenkt wird, ist ein breites Lichtspektrum notwendig. Doch wie kommt man an den richtigen Anbieter? Unifarm, die Gewächshaus- und Feldforschungseinrichtung der Universität, führte im November und Dezember 2019 eine Marktkonsultation durch und wählte im Januar 2020 im Rahmen einer Ausschreibung vier Hersteller aus. Den Zuschlag hat Fluence im April erhalten, nachdem der wissenschaftliche Ausschuss der WUR die vier möglichen Lösungen geprüft hatte.

Das im Jahr 2013 im texanischen Austin gegründet Unternehmen hat sich auf Beleuchtungstechnik für den kommerziellen Pflanzenanbau spezialisiert. Im Jahr 2018 übernahm Osram die Geschäfte und verband sein eigenes Know-how mit dem von Fluence.

„Traditionell sind unsere Gewächshäuser mit Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS) ausgestattet”, erläutert Dolf Straathof, Leiter von Unifarm. „Da wir jeglichen Einfluss, den eine künstliche Belichtung auf die Experimente haben könnte, eliminieren wollen, haben wir nach einer lichttechnischen Lösung gesucht, die dem Lichtspektrum, das unser wissenschaftliches Team als optimal definiert hat, am nächsten kommt.”

Die Anforderungen an das Licht erfüllt

Die von Fluence entwickelte Lösung nennt sich „PhysiSpec“ und entsprach den Anforderungen bezüglich des Lichtspektrums. Sie bietet eine Mischung aus niedrigen und hohen Kulturen die höchste Uniformität für alle Gewächshausabteile. Jedes Abteil wird über eine individuelle Belichtungssteuerung verfügen, die mit dem Klimakontrollsystem (Klimamanagement) der Firma Hoogendoorn verbunden ist.

„Das ist das erste Mal, dass sich die WUR für LEDs und insbesondere Breitspektrum LEDs als Standard-Belichtungslösung für ein Unifarm-Forschungsgewächshaus entschieden hat“, stellt Theo Tekstra, technischer Leiter von Fluence in Europa, dem Nahen Osten und Afrika (EMEA) und federführend bei der Planung und Umsetzung des Projekts fest.

„LED-Lösungen haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie ohne eine Veränderung des Spektrums und ohne Effizienzverlust gesteuert werden können und ein konstantes Lichtniveau sowie ein optimales Tageslicht-Integral bieten. Durch den Einsatz unserer kompakten VYPR 2x2 Vollspektrum-LED-Leuchten, mit kompakten PSU-Treibern und VYPR-Reflektoren, minimieren wir die Abschattung und optimieren die Uniformität der Beleuchtung.“

LEDs für Tomaten, Paprika und Chili

Fluence unterstützt, sponsert und kooperiert mit Forschungsprojekten für den Gartenbau auf der ganzen Welt, unter anderem als Mitglied des Wageningen Research Club der 100 – einem Teil der WUR Business Unit für den Unterglasanbau in Bleiswijk. Die Ausbreitung von Virusinfektionen – wie dem Tomato Brown Rugose Fruit Virus (ToBRFV) „Jordan-Virus“ – ist nach wie vor ein großes Problem für Produzenten weltweit. Die neu entstandene Serre Red-Anlage ermöglicht es der WUR, ihre Forschungskapazitäten auszuweiten bzw zu intensivieren und so ihre Position als weltweit führendes Institut bei der Erforschung von Schadorganismen an gartenbaulichen Kulturen zu behaupten.

„ToBRFV bedroht derzeit Tomaten-, Paprika- und Chili-Kulturen auf der ganzen Welt, was dazu führt, dass die meisten Produktionsgewächshäuser für Besucher geschlossen werden müssen und die Kosten für die Gartenbaubetriebe aufgrund umfangreicher Desinfektions- und anderer Vorsichtsmaßnahmen steigen“, erläutert Dr. Theoharis Ouzounis, Gartenbauwissenschaftler bei Fluence. „Es existiert keine andere Methode als die Umsetzung präventiver Maßnahmen, und es gibt weltweit Berichte über weitreichende Schäden. Die Forschung zur Prävention und Behandlung von Viruskrankheiten ist äußerst wichtig, um unsere Nahrungsmittelproduktion zu sichern.“

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