SWAG-System steht für Smart Waste-based Agriculture Growing System und soll in Zukunft durch die Kultivierung von Gemüse das Überleben von Astronauten in einer Weltraumbasis ermöglichen. Das IGLUNA Projekt wurde 2018 vom Swiss Space Center ins Leben gerufen und wird von der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA unterstützt. IGLUNA soll ein Testlauf für das Überleben auf einem anderen Planeten sein. Gleichzeitig bietet dieses internationale Projekt Studierenden aus der ganzen Welt eine Gelegenheit, an ihren eigenen Ideen zu arbeite, diese zu realisieren und zu testen. Die zweite Ausgabe des IGLUNA Projekts stellt die Fernsteuerung der entwickelten Systeme in den Fokus. Das Ziel ist die Field Campaign vom 10. bis 19. Juli 2020 in Luzern. Die simulierte Mondbasis wird auf dem Luzerner Hausberg Pilatus auf rund 2128 Meter über Meer installiert. Für die dafür nötige Überwachung der «Mondbasis» wird im Verkehrshaus in Luzern ein Control Room (Erde) eingerichtet. Dadurch soll es möglich sein, Systemtests und einzelne simulierte Weltraum-Missionen mit einer eingebauten Zeitverzögerung durchzuführen. “Es ist wie ein simulierter Ausflug zum Mond. Das vermittelt ein Gefühl von Abenteuer und Expedition“, sagen sie. Die Ideen und Konzepte der Bachelorteams werden während neun Monaten an ihren Universitäten entwickelt und von Experten begleitet, bis im Juli alle Teams in Luzern zusammenkommen und ihre Entwicklungen für zehn Tage testen. „Dort können wir erstmals alles im Ganzen aufbauen.“ Die Field Campaign ist öffentlich und kann von Interessierten an beiden Standorten besucht werden.
Insgesamt 15 Teams arbeiten an unterschiedlichen Komponenten einer simulierten Weltraumbasis. Das SWAG-System gehört zu der Kategorie Life Support System und soll Astronauten mit frischem Gemüse versorgen. Für das Überleben auf einem anderen Planeten gibt es die Möglichkeit einer kontinuierlichen Versorgung an benötigten Ressourcen von der Erde oder das vom ZHAW-Team angestrebte Ziel der Schliessung möglichst vieler Nährstoffkreisläufe. So soll es in Zukunft möglich sein, menschliche Abfallstoffe wie Urin für die Düngung der Pflanzen zu nutzen und Fäzes mittels technischer Umwandlung als Substrat für Wurzelgemüse verwenden zu können. Das System ist in sich als geschlossene Einheit geplant, kann jedoch je nach Pflanzenart individuell umgebaut und erweitert werden.
Das Team verzichtet auf die Automatisierung des gesamten Pflanzenanbauprozesses. Auf anderen Planeten, wie dem Mond, herrschen extreme und isolierte Bedingungen. Wir wollen die Interaktion zwischen Mensch und Pflanze fördern, damit eine Bindung entstehen. Die manuellen Arbeitsschritte beschränken sich mehrheitlich auf das Setzen und Ernten von Gemüse, als auch auf Systemkalibrierung und Wartung. Das System wurde so konzipiert, dass es einfach zu bedienen und auch im Notfall zu reparieren ist. Auf teure Robotik konnte somit komplett verzichtet werden. Im SWAG-Pflanzenautomat sind dennoch einige Innovationen verbaut. So wurde eine adaptive LED-Pflanzenlampe entwickelt, die ein komplettes Sonnenlichtspektrum simuliert und intelligent auf die Bedürfnisse der einzelnen Pflanzen reagiert. «Wir können mit bestimmten Lichtspektren das Wachstum, wie auch die Chemie der Pflanzen beeinflussen und steuern», so Remo, der für die Entwicklung des Lichts verantwortlich ist. Dafür wurde von Grund auf ein komplettes Lampenmodul entwickelt.
Weiter arbeitet das Team mit diversen Partnerfirmen zusammen, um sein System bis im Juli realisieren zu können. So wird die Struktur von aurovis bereitgestellt. Die Firma antrimon half, die Elektronikplatine für die Beleuchtung umzusetzen. Weitere Komponenten wie der integrierte Wasserfilter stammen vom Ermatinger Startup Umuntu und die hochpräzisen Sensoren von Hach. Eine spannende Kooperation ging das Studierendenteam mit dem Design Studio FINK aus Basel ein. Die drei Industriedesigner von FINK übernahmen die Konzeptionierung für das Aussehen des Pflanzen-Gewächshauses. Wir haben uns auch einen ästhetischen Anspruch gesetzt, denn das Aussehen und die Bedienung muss zeitgemäss sein und zum Kontext passen. Das finale Design wird aber erst an der Field Campaign veröffentlich.
Die Ansprüche an das SWAG Team, als auch an das gesamte Projekt sind hoch. «Wir wollen nicht nur ein Gemüseanbausystem für den Mond entwickelt, sondern auch für jedes Zuhause auf der Erde», so die ZHAW-Studentin Edmée Perritaz, die für die Kommunikation verantwortlich ist und die im März lancierte Crowdfunding Kampagne koordiniert.
Sieht man sich die Erde aus der Entfernung an, fällt auf, dass zwei Drittel Wasser ist. Nur rund ein Drittel der Erdoberfläche ist Landmasse. Davon können jedoch nur rund zehn Prozent vom Menschen genutzt werden. Die restlichen 90% davon sind Gebirge, Wälder oder Wüsten. Diese 10% Landfläche werden momentan von rund 7.6 Milliarden Menschen für Wohnen, Landwirtschaft und Freizeit genutzt. Bis 2050 wird die Bevölkerung laut Hochrechnungen auf 10 Milliarden Menschen steigen. Durch die Klimaerwärmung wird der Meerwasserspiegel steigen. Nur allein durch konventionelle Landwirtschaft wird es nicht mehr möglich sein, die Lebensmittelversorgung zu sichern. «Wir benötigen alternative Lebensmittelanbausysteme, die ressourcenschonend, platzsparend und ortsunabhängig genutzt werden können», so Stefan, der Pflanzenspezialist im Team. «Ausserdem werden Städte in Zukunft immer dichter und grösser, dadurch wird die Versorgung mit Lebensmitteln immer schwieriger. Also warum nicht gleich frische Lebensmittel direkt in der Stadt produzieren und das mit möglichst minimalem Ressourcenverbrauch und Kreislaufschliessung?»
Das ZHAW-Bachelor-Team arbeitet zielstrebig an der Umsetzung seines Pflanzen-Automaten und kann sich die zukünftige Anwendung in einer Mondbasis, aber auch in vielen Eigenheimen, Restaurants und Läden sehr gut vorstellen.
«Wir wollen auch aufmerksam machen auf die steigende Lebensmittel- und Ressourcenverschwendung. Das System ist nicht dazu gedacht, mehr Gemüse zu produzieren, um es anschliessend wegzuwerfen. Wir wollen vielmehr den Konsumentinnen und Konsumenten das Gefühl zurückgeben, den wirklichen Wert von frisch angebautem Gemüse neu zu entdecken.»
Planmässig hätten sich alle Teams vom 10.-13.März im CERN in Genf zum Midterm Event getroffen. Dieser musste jedoch wegen der aktuellen Situation abgesagt werden. Dennoch fand ein reger Austausch in dieser Woche statt. Anstatt physisch zusammen zu kommen und zu präsentieren und zu diskutieren, wurde der Event einfach virtuell abgehalten. So konnten Informationen ausgetauscht und Schnittstellen definiert werden. Nach dieser Woche werden weitere News zur Mission, zur Field Campaign und zum System bekannt gegeben. Ausserdem ist das Team auf Unterstützung angewiesen. Wir haben viele Sponsoren und Partner gefunden, die mit uns gemeinsam das System umsetzten. Jedoch fehlt uns noch ein Teil der Finanzierung, um wichtige Bauteile kaufen zu können. Ich muss nicht unbedingt auf den Mond oder Mars. Jedoch wäre es unglaublich, wenn das SWAG irgendwann in einer Weltraumbasis stehen würde.
ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Gesundheitsförderung Schweiz
