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Blüten im ewigen Eis
Kunststoff, der dabei hilft, Pflanzen wachsen zu lassen: In der Antarktis züchten Forscher erfolgreich Gemüse, weil vor knapp einem Jahrhundert eine Gruppe von Chemikern den Vielseitigkeitskönner Acrylglas erfand.
Es ist grau, die Luft eisig, die Erde ist gefroren. Schnee, Geröll und karge Landschaft, so weit das Auge reicht. Kein Wunder bei Temperaturen von minus 30 Grad Celsius, Stürmen und Permafrostboden. Selbst im antarktischen Sommer wachsen hier allenfalls ein paar geduckte Gräser und krautige Pflanzen aus Steinritzen.
Mit einer Ausnahme: In der chinesischen Forschungsstation „Great Wall“ reifen Tomaten heran, daneben Gurken, Paprika und Salat. Mitten in der kargen Eiswüste, in einem Gewächshaus, das sich fast schon ein wenig trutzig auf Metallstelzen dem Polarhimmel entgegenstreckt. Seit 2015 können sich die Forscher hier mit frischem Gemüse versorgen – bis dahin mussten sie Tiefkühl- und Konservennahrung zu sich nehmen. Über Jahrzehnte hinweg sehnten sich Polarforscher vergeblich nach frischem Gemüse. Denn ein Gewächshaus in der Antarktis ist eine Herausforderung an Planung und Material. „Die extremen Witterungsbedingungen haben es besonders schwer gemacht, das richtige Material zu finden“, sagt Ingenieur und Gewächshausbauer Le Lu von Shanghai Dushi.
Isolieren, Wetter abwehren, Licht durchlassen
Es wurde ein Werkstoff benötigt, der widerstandsfähig gegen die extremen klimatischen Bedingungen, aber gleichzeitig höchst lichtdurchlässig ist. Denn es reicht nicht aus, den Pflanzen im Inneren des Gewächshauses angenehme Temperaturen zu verschaffen, sie zu gießen und zu düngen: Pflanzen brauchen Licht. Und Licht ist hier, auf der König-Georg-Insel im Archipel der südlichen Shetlandinseln, schwer zu bekommen. Zwar strahlt die Sonne in den Sommermonaten ganztägig – aber die Sonnenstrahlen treffen wegen der geneigten Erdachse so flach auf, dass sie wenig Kraft haben. Das geforderte Material für das Gewächshaus musste also isolieren können, den Stürmen trotzen, sowohl UV- als auch lichtdurchlässig sein – und das über Jahre hinweg.
Von allen Materialien, die wir untersucht haben, eignete sich Plexiglas am besten.
Ingenieur und Gewächshausbauer Le Lu von Shanghai Dushi
Die Lösung war ein Kunststoff. Polymethylmethacrylat, kurz PMMA oder auch Acrylglas, noch bekannter unter dem Markennamen „Plexiglas“ der Röhm GmbH. Produziert erstmals 1933 von deutschen Chemikern um Dr. Otto Röhm als dünne, transparente Platten. Aber das Material kann viel mehr. Es ist sehr alterungsbeständig, gleichzeitig robust selbst gegen Chemikalien, lässt sich sehr gut formen, verkleben oder schneiden. PMMA ist ein Werkstoff geworden für Designer und Architekten, für Lichtwerbung und Autoscheinwerfer. U-Boote tauchen damit bis in die Tiefsee, Flugzeughersteller bestücken damit ihre Fenster – und Gewächshäuser profitieren dank Plexiglas vom Sonnenlicht. Wenn auch meist nicht unter solchen Extrembedingungen wie in der Antarktis. „Von allen Materialien, die wir untersucht haben, eignete sich Plexiglas am besten“, bekräftigt Le Lu. In diesem Fall die speziellen Stegplatten für den Gewächshausbau, die deutlich besser isolieren als eine Einfachverglasung und mit 91 Prozent Lichtdurchlässigkeit dafür sorgen, dass die Pflanzen ausreichend natürliches Sonnenlicht erhalten.
Pflanzen dort anbauen, wo sie gebraucht werden
Dabei ist das Antarktis-Projekt mehr als nur ein besonderes Kunststück, um Polarforschern gesünderes Essen zu ermög¬lichen: „Indoor-Farming“ könnte eineLösung sein, um die Lebensmittelproduktion der Zukunft zu sichern. Indem Nahrungsmittel dort angebaut werden, wo Menschen sie brauchen: mitten in der Stadt oder in unwirtlichen oder klimatisch ungünstigen Gegenden. Acrylglas wird auch in diesen Fällen seine Stärken ausspielen können. Der Kunststoff lässt sich dahingehend verändern, dass er genau jene Wellenlängen durchlässt, die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen, gegenüber UV-Strahlung aber stabil bleibt und nicht wie viele andere transparente Kunststoffe vergilbt.
Unter dem Markennamen „Plexiglas“ haben die Nachfolger des Chemikers Röhm mittlerweile zahlreiche verschiedene Varianten des Kunststoffs auf den Markt gebracht: Darunter zum Beispiel besonders widerstandsfähige Acrylglasarten für Designelemente von Fahrzeugen oder solche, die sich besonders gut dafür eignen, Licht zu streuen oder zu lenken. Die Autos des 21. Jahrhunderts oder den Siegeszug der LED-Leuchten konnten Röhm und sein Forscherteam damals logischerweise noch nicht vorhersehen, als sie eigentlich „transparentes Gummi“ erschaffen wollten. Denn wie so viele Kunststoffe entstand auch Acrylglas 1933 teilweise aus Zufall. Das war übrigens auch das Jahr, in dem der amerikanische Polarforscher Lincoln Ellsworth versuchte, als Erster die Antarktis mit einem Flugzeug zu überqueren. An Tomaten und Gurken im ewigen Eis dachte damals noch niemand.
Dieser Beitrag stammt aus unserem Unternehmensmagazin „ESSENTIAL“, in dem wir kontinuierlich über Trends und Schwerpunktthemen aus unseren Zielindustrien und –märkten berichten. Weitere Beiträge des Magazins finden Sie hier.
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