LEDs statt Sonnenlicht, wie ein Japaner die Nahrungsmittelproduktion revolutionieren will und mit künstlichem Licht bereits erfolgreich Salat anbaut.
Salat wächst unter LED-Licht. Quelle:
Pflanzen absorbieren mit Hilfe des grünen Blattfarbstoffes Chlorophyll nur ausgewählte Wellenlängen. Rotes LED-Licht treibt die Photosynthese an, da Chlorophyll Wellenlängen von 600 bis 700 nm effizient absorbiert. Neben Rot hat auch Blau zwischen 400 und 500 nm eine wichtige Bedeutung für das Pflanzenwachstum. Wie viel blaues Licht die unterschiedlichen Pflanzen für ein optimales Wachstum benötigen, ist seit Längerem Gegenstand zahlreicher Studien.
Blaues Licht lässt Nahrungspflanzen wachsen
Ein Japaner nutzt dieses Wissen um die Nahrungsmittelproduktion, nicht nur in seinem Land, zu revolutionieren. Um sein Ziel zu verwirklichen, setzt Hiroyuki Watanabe auf LEDs (Licht-emittierenden-Dioden) unterschiedlicher Wellenlängen, deren Effizienz für das Pflanzenwachstum er seit Jahren bis ins Detail untersucht. Vor mehr als 20 Jahren begann Watanabe seine Forschung an der Japanischen Tamagawa Universität, heute kann er mit LED-Licht nicht nur Pflanzen kultivieren, sondern auch deren Geschmack, Duft, Textur, und sogar den Nährwert kontrollieren und optimieren.
Angefangen hat alles vor vielen Jahren an der Tamagawa Universität mit einem Pilotprojekt. Im Future SciTech Lab der Universität installierte der Forscher einen Reinraum und startete seine ersten Züchtungsversuche. Über einen Mangel an hilfsbereiten Studenten konnte sich Watanabe nicht beklagen und so entwickelte sich aus dem Pilotprojekt schneller als erwartet ein echtes Erfolgsprojekt. In methodisch angeordneten Reihen gediehen seine Salatköpfe, beschienen von grellem LED-Licht in den Farben rot, blau oder lila.
Damals hatten Viele seine Idee als Hirngespinst abgetan, sagt Watanabe, denn LEDs waren kaum bezahlbar und auch hinsichtlich Lichtausbeute den konventionellen Leuchtstoffröhren weit unterlegen. Als Watanabe im Jahr 1991 mit seinen Forschungen begann musste er für die erste blaue LED noch 3.000 Yen auf den Tisch legen – ein kleines Vermögen zur damaligen Zeit. Doch Watanabe hatte keine Wahl, blaues Licht ist nun einmal lebensnotwenig für das Pflanzenwachstum.
Lebensdauer der LEDs erhöhen
Dem Wissenschaftler war schnell klar, nur durch eine massive Kostensenkung ließe sich seine Methode etablieren – die Lebensdauer der LEDs musste erhöht werden. Der nur rund 0,3 mm große LED Chip verbrauchte anfangs stattliche 70 % der Elektrizität in Form von Wärme, was in einer relativ kurzen Lebensdauer resultierte. Ein eigens entwickeltes Wasserkühlsystem sollte die Lebensdauer der LEDs verlängern.
Da sich der LED Chip aber in einer Art Harz befand, das als Wärmedämmung wirkt und die Hitze vollständig einschließt, scheiterte die Idee des umtriebigen Forschers ziemlich schnell. Als nächstes überlegte Watanabe, den Chip direkt auf die Alu-Platine zu schweißen und kühles Wasser unter der Platine vorbeiströmen zu lassen, um so die Wärme des Chips abzuleiten.
Das Rezept ging auf, es gelang Watanabe, den Chip konstant auf 20° C zu halten und so den Wirkungsgrad enorm zu erhöhen. Heute ist diese Erfindung des Japaners die Kerntechnologie seines LED Pflanzen-Kultivierungssystems. Neben Blattgemüse kann Watanabe mittlerweile auch Erdbeeren, Tomaten, Kartoffeln, Süßkartoffeln, Ginseng, Reis, Sojabohnen und vieles andere mittels LED-Technologie produzieren.
