Gewächshaus trotzt der Antarktis

Das Antarktis-Gewächshaus EDEN-ISS hat bei seinem Praxistest unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Polarnacht überstanden, ebenso antarktische Stürme und Temperaturen bis unter minus 40 Grad Celsius. Seit Anfang 2018 liefert es erstmals Kräuter, Salate und frisch geerntetes Gemüse für die zehnköpfige Überwinterungscrew auf der Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts (AWI).

Nach mehr als einem halben Jahr Einsatz in der Antarktis zeigt sich die Leistungsfähigkeit des autarken Gewächshauskonzepts für klimatisch anspruchsvolle Regionen auf der Erde, ebenso wie für künftige bemannte Missionen zu Mond und Mars. DLR-Forscher Paul Zabel meistert dabei Herausforderungen und sammelt Erkenntnisse, die die Pflanzenzucht unter solch harschen Bedingungen mit sich bringt. Die Überwinterungsmannschaft schätzt das frische Grün als willkommene Abwechslung in der Langzeit-Isolation. In einer Live-Schaltung aus der Antarktis berichtet Paul Zabel am 13. September 2018 von seinen Erfahrungen.

Bisher fehlen die Erdbeeren

„Die Ernte ist mittlerweile so reichlich, dass ein Teil nicht immer gleich direkt auf den Tisch kommt und wir nun den Luxus haben, manche Salate und Kräuter aufbewahrt im Kühlschrank über mehrere Tage verteilt zu verzehren“, berichtet Paul Zabel. „Die Mitüberwinterer freuen sich immer schon auf die nächste frische Mahlzeit.“ Tatsächlich gedeihen die Salate, Tomaten, Gurken und Kräuter besonders gut unter den Bedingungen von 21 Grad Celsius und 65 Prozent relativer Luftfeuchte im Gewächshaus. Auf einer Anbaufläche von insgesamt etwa 13 Quadratmetern sind nun 77 Kilogramm Salat, 51 Kilogramm Gurken, 29 Kilogramm Tomaten, 12 Kilogramm Kohlrabi, 5 Kilogramm Radieschen und 9 Kilogramm Kräuter gewachsen und abgeerntet.

„Erstaunt hat uns die ausgebliebene Paprika- und Erdbeer-Ernte“, so Zabel. Die Paprika- und Erdbeerpflanzen wachsen auch in der Antarktis schnell, allerdings bereitet die künstliche Bestäubung Schwierigkeiten, wobei sich nur wenige Früchte oder – wie bei den Erdbeeren bisher – gar keine Früchte ausbilden. EDEN-ISS-Projektleiter Dr. Daniel Schubert ergänzt: „Im vergangenen Jahr beim Gewächshaus-Probebetrieb in Bremen hatten die Paprikapflanzen noch zahlreiche Früchte getragen. Das zeigt wie wichtig und lehrreich der Extremtest des Gewächshauses unter antarktischen Bedingungen ist.“

Gewächshaustechnik im Extremeinsatz

Immer wieder kommt es vor, dass ein Sturm Paul Zabel daran hindert die 400 Meter von der Neumayer-Station III zum Gewächshaus im Freien zurückzulegen. Dann übernimmt das Bremer Kontrollzentrum das Monitoring der Pflanzen und die Überwachung des Gewächshauses vollständig. Bisher war das allerdings höchstens an drei aufeinanderfolgenden Tagen nötig und so konnte Zabel die durchgehende Pflege der Pflanzen gut gewährleisten. Wie wichtig seine Präsenz vor Ort ist, zeigte sich wiederholt, wenn die Gewächshaustechnik unter den extremen Bedingungen Schwierigkeiten bekam und akute Hilfe gefragt war. „So musste ich beispielsweise einmal schnell zum Gewächshaus, weil sich eine Schraubenverbindung im Thermalsystem gelockert hatte und die Kühlung der Lampen nicht mehr ausreichend gewährleistet war.“ Kleinere Reparaturen wie diese sind vorher kaum vorherzusehen und lehren die Forscher, wo das Gewächshauskonzept für zukünftige Einsätze noch robuster ausgelegt werden muss.

„Bei Komplikationen ist es für uns wichtig, mit den vor Ort vorhandenen Werkzeugen und Mitteln reagieren zu können. Schließlich wäre der solide Betrieb eines Gewächshauses auf Mond und Mars überlebenswichtig“, unterstreicht Projektleiter Schubert. Aktuell laufen 40 verschieden Experimente im Gewächshaus. Viel Arbeit für Paul Zabel, bei der er die Gemüsezucht umfänglich analysiert. Unter anderem nimmt er regelmäßig mikrobiologische Proben, überprüft genau die Qualität der Ernte und checkt regelmäßig alle Systeme wie Licht, Temperaturregulierung, nährlösungs- und CO₂-angereicherte Luftversorgung. Zudem wird dokumentiert, wie sich die frische Nahrung auf das Befinden der Überwinterer auswirkt.

Positiver Effekt spürbar

Wie angenehm es ist, den Salat- und Kräutergarten gleich um die Ecke zu haben, weiß der Logistikverantwortliche für die Neumayer-Station III und mehrfache Überwinterer Dr. Eberhard Kohlberg vom Alfred-Wegener-Institut zu berichten: „Sonst gibt es auf dem Speiseplan nur lang Haltbares aus Tiefkühl- und Vorratskammern.“ Erst Ende Oktober 2018 wird das erste Versorgungsflugzeug die Überwinterungsmannschaft wieder von außen mit frischen Lebensmitteln versorgen können. Neumayer-III-Stationsleiter Bernhard Gropp ergänzt: „Wir schätzen und genießen es sehr, dass regelmäßig frischer Salat, Kräuter und Gemüse aus dem Gewächshaus unserem Speiseplan bereichern. Der positive Effekt ist spürbar.“ Der letzte Abschnitt der Überwinterung ist für die Crew besonders herausfordernd, weil sie sich allmählich wieder auf den Normalbetrieb mit vielen Leuten an der Station umstellen muss.

Nahrungsmittelversorgung der Zukunft

Die weltweite Nahrungsmittelproduktion ist eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen im 21. Jahrhundert. Eine steigende Weltbevölkerung bei gleichzeitigen Umwälzungen durch den Klimawandel fordert neue Wege, um Nutzpflanzen auch in klimatisch ungünstigen Regionen kultivieren zu können. Für Wüsten und Gebiete mit tiefen Temperaturen wie auch bei Weltraummissionen zu Mond und Mars ermöglicht ein geschlossenes Gewächshaus von Wetter, Sonne und Jahreszeit unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide. Mit dem Projekt EDEN-ISS ist solch ein Modell-Gewächshaus der Zukunft für ein Jahr unter antarktischen Extrembedingungen in der Langzeiterprobung. (ig)