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Neueste Technologie: Mit Robotern und Hanf Richtung Zukunft

Neueste Technologie: Mit Robotern und Hanf Richtung Zukunft
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Wie wir künftig leben, wird stark von modernster Technologie beeinflusst. Mit ihr kann unter anderem die landwirtschaftliche Produktion gesteigert werden ohne die Umwelt allzu sehr zu belasten. Außerdem ermöglicht sie uns, umwelt- und menschenfreundlichere Wohnmöglichkeiten zu schaffen. Wie das genau aussehen kann, wird im Rahmen des EU-Förderprogramms "Horizont 2020" und dessen verschiedenen Teilprojekten erforscht.

Bis 2050 wird sich der Bedarf an Nahrungsmitteln um rund 70 Prozent erhöhen - eine historische Herausforderung für die Landwirtschaft. Das BioSense-Institut in der serbischen Stadt Novi Sad hat sich im Laufe des Projekts "Antares" zu einem Kompetenzentrum für Spitzentechnologie und nachhaltige Landwirtschaft enwickelt. Dessen Forscher sind der Überzeugung: "Wir können die Weltbevölkerung von heute nicht mit der Landwirtschaft von gestern ernähren."

Um das landwirtschaftliche Produktionsmodell zu verändern, bringen die Wissenschaftler deshalb Nutzpflanzen und verschiedenste technischen Spielereien zusammen. Die bevorstehende High-Tech-Revolution wird unter dem Begriff "Digitale Landwirtschaft" oder " Landwirtschaft 4.0" zusammengefasst.

Mikro- und Nanoelektronik wird es den Landwirten erlauben, ihre Möglichkeiten zu erweitern - vor allem was den allgemeinen Zustand des Pflanzenbestands und die Früherkennung potenzieller Krankheiten angeht.

Wie geht es der Pflanze?

"Unsere Sensoren sind dafür gemacht, dass sie auf den Feldern von jedem benutzt werden können", so Goran Kiti´c, Leiter des Labors für Nano-Mikro-Elektronik am BioSense-Institut. "Sie sind sofort einsatzfähig, um die wichtigsten Informationen für den Landwirt bereitzustellen. Wir entwickeln zum Beispiel einen Sensor für die Bodenfeuchte. Dieser Sensor gibt an, wann bewässert werden muss. Damit lässt sich Wasser sparen. Aber wir sind auch dabei Sensorlösungen zu entwickeln, die Informationen über den Nährstoffgehalt im Boden geben - wie Stickstoff. Das sind optische Sensoren, die aufzeigen, wie es der Pflanze geht."

Die Analyse allgemeiner Bodeneigenschaften lassen sich mit Hilfe eines Roboters direkt vor Ort durchführen. Dieser bewegt sich frei über das Feld und nimmt Bodenproben. Das ermöglicht eine sogenannte Präzisionslandwirtschaft - auch auf Teilstücken des Feldes.

"Der Roboter liefert innerhalb von zehn Minuten Ergebnisse", sagt Kiti´c. "Man weiß sofort, wie die Lage ist. Es wird eine Karte erstellt. Das hilft dem Landwirt effizienter zu arbeiten."

Trotz allen Anscheins nach Science Fiction, geht es im Kern nach wie vor um die Natur mit all ihren Unwägbarkeiten.

"Die Landwirtschaft ist etwas Lebendiges. Sie ist sehr komplex", erklärt Vladimir Crnojevi´c, Direktor des BioSense-Instituts. "Was im vergangenen Jahrhundert mit Hilfe wissenschaftlicher Entwicklung geschaffen wurde, bekommt durch die Informationstechnologie jetzt einen Schub nach vorne. Die 'Digitale Landwirtschaft' basiert auf einer umfassenden Datennutzung. Also versuchen wir mittels Sensoren, Satelliten und Drohnen alle möglichen Daten zum Beispiel vom Boden, von Pflanzen und von Tieren zu sammeln. Danach geht es darum, mittels Künstlicher Intelligenz oder Big-Data-Konzepten Erkenntnisse abzuleiten, die sich einem so nicht direkt erschließen."

Über eine Internetplattform namens "Agrosense" - einer großangelegten Datenbank - lassen sich alle wichtigen Ernte- und Feldparameter abfragen.

In Koper in Slowenien wurde als Ziel des Projekts "InnoRenew" ein Forschungszentrum errichtet, das neue Baustoffe auf Holz-Basis und recycelbaren Naturprodukten entwickelt.

Andreja Kutnar, Professorin für Holzwissenschaften und -technologie sowie "InnoRenew"-Projektkoordinatorin:

"Wir haben verschiedene Fachbereiche zusammengebracht. Wir haben die Chemie, die Informatik und die Materialwissenschaften miteinander vereint und ein Material entwickelt, das im Inneren von Gebäuden eingesetzt werden und durch das die Menschen ihre Umgebung positiver wahrnehmen."

"Es ist sehr nachhaltig. Der Hauptgrund dafür ist, dass das Material aus einen nachwachsenden Rohstoff besteht. Sobald wir einen Baum fällen, pflanzen wir einen neuen."

Holz ist seit jeher einer der meistgenutzten Baustoffe. In der Moderne gab es einen Paradigmenwechsel - aber nach Jahren, in denen Stahl und Beton dominierte, ist Holz wieder im Kommen. Der Bau mit Holz sowie die Suche nach neuen Materialien auf Naturbasis sind immer gefragter.

Durch die Veredelung des Holzes unter Verwendung chemischer, biologischer oder physikalischer Mittel lassen sich die gewünschten Eigenschaften erzielen. Außerdem kann durch den Einsatz verschiedener Materialien und Verfahren der ökologische Fußabdruck verkleinert werden. Immerhin ist die Baubranche weltweit für ein Drittel aller CO2-Emissionen und 40 Prozent des produzierten Mülls verantwortlich.

"Eines der großen Themen in Europa ist, wie Rohstoffe besser genutzt werden können", so Matthew Schwarzkopf, Wissenschaftler am "InnoRenew"-Zentrum. "Deshalb befasst sich unsere Forschung mit der Verwendung von Materialresten, die bei der Holzverarbeitung oder in der Lebensmittelproduktion anfallen. Wir können bestimmte Verfahren nutzen, wir können das Material auf eine bestimmte Weise verändern, damit es im Hochleistungsbereich eingesetzt werden kann. So können wir einen einfachen Baum oder Strauch, der an der Straße wächst, nehmen und ihn zu etwas Hochwertigem machen - zum Beispiel für den Einsatz bei dem Bau von Flugzeugteile."

Weniger Stress durch Holz

Und dass sich Holz tatsächlich positiv auf das Wohlbefinden des Menschen auswirken kann, haben wissenschaftliche Daten bereits gezeigt. An der Universität Koper werden dazu Untersuchungen durchgeführt:

"Mit Tests versuchen wir herauszufinden, wie Menschen auf unterschiedliche Materialien und Gebäude reagieren", sagt Michael Burnard, stellvertretender Direktor am "InnoRenew"-Zentrum. "Menschen neigen dazu, einen niedrigeren Stresslevel zu haben, wenn in ihrer Umgebung Holz ist oder vielleicht auch andere natürliche Materialien. Für sie fühlen sich diese Materalien grundsätzlich angenehmer an und es wird lieber mit ihnen gearbeitet."

Neben Holz erlebt auch Hanf (Cannabis sativa) aufgrund seiner Fasern eine Renaissance in der Baubranche.

Laetitia Marrot, Wissenschaftlerin am "InnoRenew"-Zentrum:

"Die Hanfpflanze wird mehr und mehr untersucht. Was interessant ist, ist die mechanische Strapazierfähigkeit ihrer Fasern, die der der Glasfaser nahe kommt. Die Hanfpflanze wird auch als Dämmstoff verwendet. Der Vorteil ist, dass das Haus dadurch atmen kann. Die Pflanze nimmt auf natürliche Weise Feuchtigkeit auf, wenn zu viel davon in der Luft ist und gibt Feuchtigkeit ab, wenn es nicht genug gibt."

In Zukunft könnte also zusehends mehr Natur in unseren Häusern und an unserem Arbeitsplatz Einzug halten.