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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von natürlichen, vorzugsweise organischen Rohstoffen, Pflanzenbestandteilen oder deren Inhaltsstoffen mittels Pflanzen, die nach hydroponischen Kulturmethoden gewonnen werden.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, dass der Wachstumsverlauf von Lebewesen durch eine demselben innewohnende genetische
Information gesteuert wird. Sämtliche Lebewesen, vor allem die Pflanzen haben im Laufe ihrer Evolution eine
Information entwickelt, welche es ihnen ermöglicht, an bestimmten Standorten zu existieren und auch das
Leben ihrer Nachkommen zu sichern.
Die Informationsträger sind die in jeder Zelle vorhandenen Nukleinsäuren, die mittels Chromosomen,
Genen und Enzymketten den Wachstumsverlauf steuern.
Diese innere Information wird beeinflusst bzw. sekundär gesteuert durch die standortbedingten
Umweltfaktoren. Diese ökologischen Faktoren, welche den jeweilig standortbedingten Klimaten der geographischen Lage, der Jahreszeit und dem Tagesverlauf manifestieren, werden entsprechend ihre
Gradientengrösse von Sensoren bzw. entsprechenden Organen der Pflanze wahrgenommen und genetisch verwertet. Innerhalb gewisser Gradientenbereiche ist es der Pflanze möglich, Variationen bzw. Abweichungen zu kompensieren. Liegen diese Werte jedoch über oder unter bestimmten Grössenwerten, so führt es zu Störungen des Wachstumsverlaufes.
Es ist laut Minimumgesetz bekannt, dass diese über- oder Unterschreitung eines Umweltfaktorengradienten oder das Fehlen eines einzelnen Umweltfaktors zum Tode der Pflanzen führen kann.
Es sind zirka 50 Umweltfaktoren, u. zw. mechanische, physikalische, chemische, physiologische Faktoren, welche sich auch funktionell untereinander beeinflussen, bekannt.
Da viele Lebewesen von der Existenz der Pflanze abhängig sind, war es naheligend, dass sich auch der
Mensch die Pflanze nutzbar machte. Er entwickelte Kulturpflanzen und sicherte sich durch landwirtschaftliche
Methoden seine Lebensmöglichkeit.
Solange der Mensch noch im Rahmen der natürlichen Umwelt lebte, d. h., das biologische Gleichgewicht nicht störte, war sein Dasein gesichert. Die explosionsartige Entwicklung der Bevölkerungsanzahl, insbesondere die Industrialisierung und Ballung grosser Menschenmassen in Städten bringt es mit sich, dass die Ernährung nach den bisherigen Methoden unzureichend ist und in wenigen Jahrzehnten Hungerkatastrophen die Anzahl der
Menschen dezimieren wird. Auch die Entwicklung der Umweltverschmutzung, welche in einer exponentialen
Funktion vor sich geht, trägt dazu bei, das biologische Gleichgewicht zu zerstören.
Im Rahmen des industriellen Pflanzenbaues ist es möglich, ausserhalb des biologischen Gleichgewichtes jede Menge von Nahrungsmitteln, an jedem geographischen Ort und zu jeder Jahreszeit herzustellen. Hiebei werden in geschlossenen Fliessbandsystemen Pflanzen produziert.
Obwohl die Pflanze nicht ausgerichtet ist, dem Menschen Dienste zu leisten, so ist es doch möglich, durch die Wahl einer bestimmten Pflanze und eines bestimmten Phäno- und Genotyps den Wachstumsverlauf derart zu manipulieren, dass ein Produktionsziel optimal erreicht wird.
Zu diesem Zwecke wird vorgeschlagen, dass bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss im Rahmen eines kontinuierlich verlaufenden Fliessbandproduktionsverfahrens, die den Pflanzen innewohnende genetische Information zur Verfahrenssteuerung genutzt wird, wobei die Pflanzen selbst als Produktionskomponente wirken und während ihres Wachstumsverlaufes, in bestimmten gewählten Zeittakten, ständig, entsprechend einem bestimmten Produktionsziel, einer ökologischen Manipulation unterzogen werden, so dass ein gewünschtes Produktionsziel optimal erreicht wird und dass die Pflanzen durch getrennte, voneinander unabhängig, ökologisch gesteuerte Kulturräume geführt und hierauf unmittelbar in angeschlossenen chemischen technologischen Anlagen einer Weiterverarbeitung unterworfen werden.
Da es bekannt ist, dass Pflanzen während des Wachstumsverlaufes variable Werte, sei es im morphologischen oder chemischen Sinne, je nach ihrem Stoffwechselgeschehen, zu verschiedenen Tageszeiten, aufweisen, ist es in der angestrebten industriellen Fertigung nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmässig, die Pflanzen zu einem Zeitpunkt zu ernten, zu dem das Endprodukt den höchsten optimalen Produktionswert erreicht hat, welcher beispielsweise entsprechend dem Produktionsziel in einer Konzentration einer Pflanzensubstanz od. dgl. bestehen kann.
So ist es z. B. bekannt, dass in Pflanzen Alkaloide, Glykoside oder sonstige Stoffe, nur zu bestimmten Tageszeiten analytische Höchstwerte besitzen.
Wird bei einer industriellen Fliessbandproduktion zu diesem Zeitpunkt die Aberntung durchgeführt und das Erntegut einer unmittelbaren Weiterverarbeitung, z. B. durch Zerkleinerung, Extraktion usw. zugeführt, so ist der Wirkungsgrad des Verfahrens maximal erreicht. In besonderen Verfahren ist es möglich, durch Ist- und Sollwertanalysen die Entwicklung dieser Ernteprodukte zu beobachten, wobei die Steuerung des Produktionsverfahrens mit Hilfe von EDV-Anlagen erfolgen kann.
Prinzipiell wird bei diesen erfindungsgemässen Verfahren die einer Pflanze innewohnende genetische Information als eine Verfahrenssteuerung bzw. Produktionskomponente bewusst geführt.
Im Rahmen der Erfindung wird Strahlungsenergie beliebigen Ursprungs (Licht- und Wärmestrahlung) mit
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Hilfe der Pflanze nach biologischen Verfahren in kontinuierlich arbeitenden Fabrikseinrichtungen in chemische
Energie umgewandelt. Es werden somit aus niedermolekularen und niederenergetischen Rohstoffen und hochenergetischer Strahlungsenergie mit Hilfe genetischer und ökologischer Information hochmolekulare, energiereiche Stoffe erzeugt.
Bei der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Anlage sind erfindungsgemäss zwei Kopfstationen darstellende, dem Rohmaterialeingang und Endproduktausgang dienende Gebäude od. dgl. durch ein
Fördersystem verbunden, an welches auf dem Wege zwischen den beiden Gebäuden od. dgl. entsprechend dem
Vegetationsablauf einzelne Kulturräume zur Aufnahme der Pflanzen für eine Wachstumstufe angeschlossen sind.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemässen Anlage werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welchen als beispielsweise Ausführungsform in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Grundriss der Anlage, Fig. 2 einen Querschnitt derselben in grösserem Massstab, Fig. 3 ein Fördersystem in einem Züchtungsraum, Fig. 4 eine
Einzelheit des Fördersystems und die Fig. 5 und 6 zwei weitere Ausführungsbeispiele desselben zeigen.
Bei der Ausführungsform der Anlage nach den Fig. 1 und 2 bezeichnen--l und 2--die Kopfstationen darstellenden Gebäude, von welchen das Gebäude--l--dem Rohmaterialeingang und das Gebäude--2-- dem Endproduktausgang dient. Die beiden Gebäude --1, 2-- sind durch ein Fördersystem verbunden, im vorliegenden Falle ein Kanal--3--, der zweckmässigerweise einen oberirdischen Teil--3'--mit der Anlage zur Förderung des Züchtungsgutes und einen darunter liegenden unterirdischen Teil--3"--aufweist, in welchem Rohre --4-- für die Zu- und Ableitung von umweltfaktorenführenden Gasen, wie z. B. Luft und
Kohlensäure, oder Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser oder Nährlösungen in Parallel- und/oder Serienschaltung, geführt sind.
Der Kanal--3--kann natürlich auch nur aus einem oder mehr als zwei Geschossen bestehen, von welchen einzelne oder alle unterirdisch angeordnet sein können.
An den Kanal--3--sind wahlweise an einer oder zu beiden Seiten desselben Kulturräume --5-- dem gewünschten Züchtungsablauf entsprechend nach dem Bausteinprinzip angeschlossen. In ähnlicher Weise können auch andere, mit Hilfsbetrieben wie Kraftstationen, Umweltfaktoren erzeugenden Einrichtungen, z. B.
Klimaanlagen, Kohlensäurestationen oder Nährlösungsstationen, ausgestattete Kammern --6-- angeschlossen sein. Sollte hiefür die Länge des Kanals --3-- nicht ausreichen, kann eine beliebige Anzahl von Zweigkanälen - mit entsprechenden Kammern vorgesehen sein. Schliesslich sind im Bereiche der Kopfstationen - 1, 2-oder der übrigen Einrichtungen der Anlage Mess-, Steuer- und Regelstationen, die allenfalls auch beliebig zu- oder abgeschaltet werden können, vorgesehen.
Die Pflanzen werden in speziellen klimatisierten Räumen aus Saatgut gekeimt, die Sämlinge in sterile, biologisch neutrale Kunststoff- oder Torfsubstrate eingesetzt und je nach Geno- und Phenotyp oder zu erwartendem Wachstumsverlauf in trägerartig ausgeführte Tragkonstruktionen eingesetzt. Diese Tragkonstruktionen sind Elemente von Fliessbandeinrichtungen, welche in beliebiger Form waagrecht, schräg oder horizontal geführt werden, wobei die Tragelemente mit den Pflanzen als solchen in horizontaler oder vertikaler Anordnung kultiviert werden.
Vor allem ist darauf zu achten, dass entsprechend der ökologischen Manipulation die Umweltfaktoren in genau zeitlich festgehaltenem Rhythmus an die Pflanzen derart herangebracht werden, als es das Verfahrensrezept erfordert. Die Fliessbandsysteme, welche dreidimensional geführt werden, ermöglichen in wirtschaftlichster Form die Aufrechterhaltung der biologischen Fliessgleichgewichte.
Der gesteuerte Vegetationsablauf, d. h. das Kulturelement der Pflanze als solches, fordert entsprechend dem Verfahrensfortschritt eine genaue Einhaltung der Umweltfaktorenangebote, wobei das offene Fliessgleichgewicht des Kulturelementes sowohl als Imittent als auch als Emittent aufrechterhalten werden muss.
Der Produktionsablauf beginnt in der Kopstation aus welcher das Züchtungsgut durch den Kanal - und allenfalls zwischenzeitlich durch vorhandene Zweigkanäle --7-- auf einem umlaufenden
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andere Behandlungskammern in der dem gewünschten Züchtungsablauf entsprechenden Aufeinanderfolge eingebracht wird. In der jeweiligen Züchtungskammer --5-- herrschen die für einen bestimmten Wachstumsabschnitt herrschenden Bedingungen und das Behandlungsgut verweilt während der gesamten Dauer dieses Wachstumsabschnittes in Ruhe oder in Bewegung in dieser Kammer.
Das Fördersystem kann in beliebiger Weise ausgeführt sein. So besteht die Möglichkeit, eine in Fig. 4 dargestellte Profilschiene --10-- vorzusehen, in welcher auf Rollen--11--fahrbare Gehänge--12-- mittels einer umlaufenden Kette od. dgl. bewegt werden können. Die Profilschienen können so verlaufen, dass die Gehänge aus den Kanälen--3, 3-in jede beliebige Kammer für eine beliebige Zeit eingebracht werden können. Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 5, in welcher die Gehänge --12-- horizontal geführt an ihren beiden Enden an umlaufende Seile-13--, Ketten od. dgl. angeschlossen sind und in beliebiger Richtung horizontal, vertikal oder schräg bewegt werden können.
In Fig. 5 ist beispielsweise eine schlangenförmige Führung vorgesehen, die vor allem für hohe Kammern--5--von Vorteil ist, während Fig. 6 eine horizontale oder schräg zu führende Umlaufbahn zeigt, die für niedrige Kammern zweckmässig erscheint.
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nach einem bestimmten Programm gemischt werden, um in den Kammern die günstigsten Bedingungen für die jeweilige Wachstumsstufe zu schaffen.
Die pflanzlichen Kulturräume sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie auch die standortbedingten Umweltfaktoren verwerten können, so dass nicht alle Faktoren künstlich erzeugt werden müssen. Bei einem Übermass an einzelnen Faktoren, z. B. Wärme oder Sonnenstrahlung sind Massnahmen zum Abschirmen eines Teiles solcher Faktoren vorgesehen.
Als Wurzelraum können für die Kulturelemente Schläuche, Rohre, Schaumprofile od. dgl. vorgesehen sein.
Beim Vegetationsablauf ist auf die Erzielung einer optimalen Photosynthese zu achten, wobei die hiefür erforderlichen zumeist aus Leuchtstoffröhren zusammengesetzten Lichtbänder in den einzelnen Kulturräumen wahlweise vertikal, horizontal, schräg und allenfalls gegeneinander versetzt verteilt sein können, wobei die Befestigung der Beleuchtungskörper an ortsfesten Teilen oder am Fördersystem erfolgen kann.
Die Kulturelemente können maschinell oder manuell am Fördersystem in der Kopfstation--2--oder in einem vorangehenden Kulturraum geerntet werden. Im letzteren Falle wird das Erntegut allenfalls nach Verarbeitung in Anlagen, die ebenfalls an den Kanal --3-- angeschlossen sind, in Behältern in die Kopfstation --2-- gebracht, aus welcher das Gut zum Versand gelangt.
Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene Weiterausbildungen vorgenommen werden. So ist es beispielsweise möglich, Massnahmen zur Änderung der Ausmasse einzelner Kulturräume --5--, der Anzahl derselben, des Abstandes zwischen den einzelnen Pflanzen oder Pflanzenreihen zu treffen.
Zur Beförderung des Züchtungsgutes aus einem Kulturraum in den andern können Schleusen verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von natürlichen, vorzugsweise organischen Rohstoffen, Pflanzenbestandteilen oder deren Inhaltsstoffen mittels Pflanzen, die nach hydroponischen Kulturmethoden
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Fliessbandproduktionsverfahrens die den Pflanzen innewohnende genetische Information zur Verfahrenssteuerung genutzt wird, wobei die Pflanzen selbst als Produktionskomponente wirken und während ihres Wachstumsverlaufes, in bestimmten gewählten Zeittakten, ständig, entsprechend einem bestimmten Produktionsziel, einer ökologischen Manipulation unterzogen werden, so dass ein gewünschtes Produktionsziel optimal erreicht wird, und dass die Pflanzen durch getrennte, voneinander unabhängig,
ökologisch gesteuerte Kulturräume geführt und hierauf unmittelbar in angeschlossenen chemischen technologischen Anlagen einer Weiterverarbeitung unterworfen werden.
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