PhotonicNet4Farming

Optische Technologien für die Agrar- und Lebensmittelwirtschaft


Das Projekt PN4LAB hat sich systematisch mit den Herausforderungen der Laborbranche im Kontext der
digitalen Transformation beschäftigt. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse sind vielfältig, lassen sich jedoch oftmals nicht unverändert außerhalb des Laborkontextes anwenden.

Ein besonderes Anwendungsfeld, welches sich im Rahmen unseres Strategieprozesses herausgebildet hat, ist die Agrarwirtschaft. Dieser Wirtschaftszweig steht vor neuen Herausforderungen, die durch verschiedene Entwicklungen bedingt sind. Hier ist ein wachsendes Bewusstsein der Gesellschaft für Umweltschutz, Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz zu erkennen, das mit der Forderung nach gesetzlichen Änderungen und produktionstechnischen Innovationen die gesamte Agrarwirtschaft verändert. Aktuell dringende Fragestellungen sind beispielsweise der Umgang mit zu hohem Nitrateintrag in landwirtschaftlichen Böden, das geplante Verbot von Glyphosat zur Unkrautbekämpfung sowie zunehmende Herbizidresistenzen, um nur ein paar zu nennen.

Das Netzwerkmanagement sowie die beteiligten Projektpartner sehen die Weiterentwicklung des Netzwerks darin, herauszustellen, inwiefern photonische Anwendungen in der moderne Landwirtschaft genutzt werden können. Eine erfolgreiche Anwendung dieser Verfahren setzt aber einen interdisziplinären Dialog voraus. Ziel ist es, diesen Dialog zwischen den in Niedersachsen ansässigen Unternehmen und Instituten im Bereich der Photonik und Optischen Technologien und Biologen, die im Bereich der Agrarwirtschaft tätig sind, sowie Endanwendern herzustellen und gemeinsame Kooperation anzustoßen, die den oben genannten Forderungen nachkommen. Vorstellbare Lösungsansätze sind etwa photonische Verfahren für die Unkrautbekämpfung (hierzu wird bereits am Laser Zentrum Hannover e.V. geforscht), bildgebende Verfahren für Pflanzengesundheit (Erkennung von Krankheiten, Nährstoffversorgung, Wachstumsstadium) und optischen Sensoren zur Erkennung der Bodenbeschaffenheit (Wasser- und Nährstoffvorkommen, Schadstoffbelastung).

Die Photonik bietet hier ein vielfältiges Portfolio an optischen Sensoren für die berührungslose Messwerterfassung. Der zu betrachtende Messwertraum setzt sich aus hyperspketralen und multiskaligen Messdaten zusammen. Aufgrund der zu betrachtenden Größe der Messfelder und Zeiträume führt dies zu einem immensen Datenaufkommen (Big Data), welches strukturiert, analysiert und bewertet werden muss, um die gewünschten Informationen zu erhalten. Dies erfordert den Einsatz von Algorithmen und neuronalen Netzen. Die bisher gewonnen Erkenntnisse werden hier im Rahmen der Weiterentwicklung des Netzwerks weitergeführt und vertieft. Aufgrund unserer intensiven thematischen Auseinandersetzung mit spektroskopischen Verfahren im Rahmen der in das Projekt eingegliederten PPA-Netzwerktreffen konnten wir das Thema Analytik in der Lebensmittelindustrie identifizieren. Lebensmittel als Endprodukt der agrarwirtschaftlichen Produktionskette müssen strenge Qualitätsstandards erfüllen. Vor dem Hintergrund starker zukünftiger Veränderungen in der landwirtschaftlichen Produktion sehen wir auch hier den Bedarf, frühzeitig einen interdisziplinären Dialog aufzubauen. Die Aspekte Lebensmittelsicherheit und gefälschte Nahrungsmittel wurden bereits im Netzwerk thematisiert und sollen vertieft weitergeführt werden.

Ziel des Netzwerks ist es, durch Technologietransfer Lösungen für aktuelle Fragestellungen der Agrar- und Lebensmittelwirtschaft zu initiieren. Die möglichen Werkzeuge kommen hierbei aus dem Bereich der Photonik und Optischen Technologien.

Dieses Projekt wird mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert.