SUSKULT: Agrarsystem der Zukunft

Die effiziente Nährstoff- und Wassernutzung in der Pflanzenproduktion ist ein entscheidender Faktor, um den global steigenden Nahrungsmittelbedarf zu decken und gleichzeitig die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft zu minimieren. Eine zentrale Rolle spielt hierbei die Bereitstellung von Stickstoff, Phosphor und Kalium – die drei Hauptnährstoffe für das Pflanzenwachstum.

Im Rahmen des Verbundprojekts SUSKULT will ein transdisziplinäres Projektkonsortium – darunter Universitäten und Forschungseinrichtungen sowie Institutionen aus Industrie, Wirtschaft und öffentlicher Verwaltung – die Ressourcen kommunaler Kläranlagen in metropolnahen Regionen für die Nahrungsmittelproduktion u. a. in hydroponischen Kulturystemen nutzbar machen. Es soll ein flächendeckendes Netzwerk in Deutschland entstehen, das die Pflanzenkultivierung auf Basis heimischer Ressourcen sichert. Fraunhofer UMSICHT hat hierfür u. a. ein Verfahren zur Nährstoffrückgewinnung aus Schlammwasser in Form von Flüssigdünger entwickelt und auf seine Prozessleistung untersucht.

Die Nachfrage nach landwirtschaftlichen Produkten wächst kontinuierlich. Gleichzeitig steigt auch der Bedarf an Düngemitteln. Zwischen 2010 und 2020 nahm die weltweite Nachfrage nach Stickstoff, Phosphor und Kalium um mehr als 18 Prozent zu¹. Deren industrielle Herstellung ist jedoch stark abhängig von fossilen Energieträgern und begrenzten mineralischen Ressourcen. Phosphordünger beispielsweise wird aus phosphorhaltigen Gesteinen oder Meeresablagerungen gewonnen, die vorwiegend in Marokko, Westsahara, China und den USA verfügbar sind. Und die Stickstoffdüngerherstellung durch das Haber-Bosch-Verfahren trägt jährlich mit 1 bis 2 Prozent zum weltweiten Energieverbrauch bei². Aufgrund anhaltend hoher Gaspreise in 2025 ist die Stickstoffdüngerherstellung in Deutschland und Europa einem hohen Druck ausgesetzt.

Eine vielversprechende Alternative, die eine nachhaltigere Nahrungsmittelversorgung adressiert, ist die Rückgewinnung von Nährstoffen aus Quellen wie dem kommunalen Abwasser. Dieser Ansatz erfährt nicht nur in der Forschung und in ersten Anlagen, sondern auch in politischen Maßnahmen große Aufmerksamkeit. So sieht die deutsche Klärschlammverordnung³ eine rechtliche Verpflichtung zur Phosphor-Rückgewinnung ab 2029 für Kläranlagenbetreiber vor.

Kläranlage liefert Ressourcen für die Pflanzenproduktion

Die Projektpartner von SUSKULT haben die wissenschaftlichen Grundlagen für eine metropolnahe, kreislaufbasierte Agrarproduktion gelegt und einzelne Bausteine entwickelt. Mittlerweile sind diese Bausteine in einer Demonstrationsanlage auf einer Kläranlage zu einer Prozesskette zusammengefasst und werden in der Praxis getestet. In der SUSKULT-Vision werden Kläranlagen zu sogenannten NEWtrient^®-Centern, die sämtliche für die gartenbauliche Kultivierung von Produkten notwendigen Ressourcen – Nährstoffe, CO₂, Wasser und Energie – liefern. Mit kurzen Wegen zu den Verbraucherinnen und Verbrauchern. Die Ressource Abwasser wird in NPK-haltigen Flüssigdünger (NPK: Stickstoff, Phosphor und Kalium) umgewandelt, der wiederum zur Kultivierung von Gemüse und Salat oder gesundheitsfördernden Lebensmitteln wie Süßkartoffeln und Moringa verwendet werden kann. SUSKULT betrachtet auch die Produktion von Wasserlinsen, die über einen hohen Vitaminanteil verfügen und als regionaler Sojaersatz dienen können. Angebaut wird dabei vertikal und indoor – geschützt vor Umwelteinflüssen, platzsparend und saisonunabhängig.

NEWtrient^®-Transformation

Nach dem erfolgreichen Abschluss der ersten Förderphase startet Anfang 2025 die zweite Phase von SUSKULT. Der Ansatz der NEWtrient^®-Center wird zu einer NEWtrient^®-Transformation erweitert, wobei neben den Ressourcenpotenzialen aus Kläranlagen auch weitere Ressourcen wie beispielsweise Gärreste genutzt werden. Miteinander gemischt sollen sie künftig als Flüssigdünger für vertikale Farmen in urbanen Zentren und zur Feldkultivierung dienen.

_{[1] https://www.ifastat.org/databases/graph/1_1
[2] https://www.iea.org/reports/ammonia-technology-roadmap/executive-summary
[3] https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?startbk=Bundesanzeiger_BGBl&jumpTo=bgbl117s3465.pdf#/text/bgbl117s3465.pdf?_ts=1747141809200}