Aktuelle Forschungsprojekte

Sustainable off-grid extraction of sesame oil and local food products based on sesame press cake to address food security and enhance rural economy in Indonesia (SUNSES).

Sustainable off-grid extraction of sesame oil and local food products based on sesame press cake to address food security and enhance rural economy in Indonesia (SUNSES).

Sustainable off-grid extraction of sesame oil and local food products based on sesame press cake to address food security and enhance rural economy in Indonesia (SUNSES).

Project start: 01.10. 2024

Project finished: 01.10.2025

Project description:

Indonesia, renowned for its expansive rural landscapes, grapples with persistent issues of extreme poverty, malnutrition, and unequal resource distribution. Around 9.4% of population resides below the national poverty threshold, equating to around 25 million individuals, with poverty rates disproportionately higher in rural areas. Based on the 2023 Global Hunger Index, Indonesia ranks 69th out of 113 countries in food security. According to UNICEF, malnutrition poses significant challenges, with stunting affecting about 30% of children under age of five, highlighting a persistent issue of chronic malnutrition. As reported by the Asian Development Bank (2023), for every 1,000 infants born in Indonesia in 2022, 21 of them passed away before reaching their fifth birthday.

Indonesia has significant potential for solar energy due to its geographical position near the equator, providing abundant sunlight throughout the year. The country receives an average solar radiation of 4.8 kWh/m²/day, which makes solar energy a highly viable option for its energy needs. Nevertheless, fossil fuels dominate the country's energy mix, accounting for 81% of electrical energy, while solar energy remains underutilized despite Indonesia's tropical climate. The Indonesian government has recognized the need to accelerate the adoption of solar energy. Efforts include various programs aimed at deploying solar photovoltaic (PV) systems in unelectrified villages and remote regions to replace diesel-based generation.

In Indonesia, sesame (Sesamum indicum L.) cultivation is significantly underdeveloped, with only 8,500 ha dedicated to the crop in 2023, compared to the vast areas planted with paddy rice (10.2 million ha) and palm oil (16.8 million ha). Sesame, known for its drought tolerance and ease of integration into crop rotations with paddy rice, presents a sustainable solution for improving rural infrastructure and food security. Nevertheless, local sesame yields are around 465 kg/ha, substantially lower than the potential 1,600 kg/ha. Despite its benefits, sesame remains a minor crop in Indonesia. Addressing this productivity gap is essential for enhancing sesame’s status and economic potential.

Due to its high oil content (up to 60%), sesame is considered to be both economically and nutritionally valuable. Sesame oil contains significant amounts of omega-3, omega-6 and omega-9 fatty acids, flavonoid phenolic anti-oxidants and vitamin E, with the γ-tocopherol being the most predominant, accounting for up to 95% of the total tocopherol content. Moreover, the natural amino acids or antioxidants in the sesame oil can be a natural replacement for cosmetic and pharmaceutical industries. Based on its properties, sesame oil has a great potential as replacement of palm oil for cooking. Sesame oil, especially cold-pressed, commands premium prices in developed countries, enhancing the economic viability of the crop. On the other hand, sesame press cake, the solid residue remaining after oil extraction, is highly valuable due to its high content of food-grade protein (40 - 50%) with a well-balanced amino acid composition. Rich in sulfurized amino acids like cysteine and methionine, it offers antioxidant properties and helps preserve normal cell function.

In this project, the technical and economic performance of the solar-powered processing hub, optimizing the production and storage of sesame oil and food products derived from sesame press cake, will be assessed. By addressing the knowledge gaps related to drought-tolerant crop exploitation, viable solar-powered processing, and innovative by-product utilization, this project seeks to enhance local economies, improve food security, and promote a bio-based economy in rural Indonesia. Leveraging sesame’s nutritional and economic potential and implementing sustainable processing technologies will foster a resilient agricultural sector capable of addressing the challenges of food security and rural development. 

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Dr. Shamaila Zia-Khan
  • Dr. Fetriyuna (Padjadjaran University, Indonesia)
  • Dr. Klaus Meissner
  • MSc. J.W. Bonzi

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • Padjadjaran University, Indonesia

Förderer

  • Stiftung fiat panis – Projektnummer: 21/2024

ALBAMAP - Von der Wissenschaft in die Praxis: Optimale Produktion von Arznei- und Gewürzpflanzen (MAPs)

ALBAMAP - Von der Wissenschaft in die Praxis: Optimale Produktion von Arznei- und Gewürzpflanzen (MAPs)

Projektbeginn: 01.05.2021

Projektende: 30.04.2024

Projektziel

Albanien hat eine lange Tradition in der Produktion von Arznei- und Gewürzpflanzen (MAPs). Die hohe internationale Nachfrage nach MAPs führte zwischen 2010 und 2016 zu einer Verdoppelung der MAP-Produktion. Allerdings brachte der stetige Anstieg der MAP-Produktion in Albanien auch Probleme mit sich. Zum einen nahm die Verwertung von wilden MAPs immer mehr zu, zum anderen wurden MAPs auch an ungeeigneten Standorten mit ungünstigen Bedingungen und entsprechend negativen Auswirkungen auf die Erntequalität angebaut. Ziel ist es daher, die Produktion von Salbei und Zitronenmelisse tatsächlich zu optimieren. Der Einfluss abiotischer Faktoren wie Wasser und Nährstoffe auf die Biomasseproduktion sowie auf Ertrag und Qualität der ätherischen Öle soll strukturiert untersucht werden. Außerdem werden ein kultur- und standortspezifisches Kontroll- und Vorhersagesystem (CPS) und ein Sensor zur Erfassung der Benetzungsfront entwickelt.

Beteiligte Personen
  • Dr. Shamaila Zia-Khan (Projektkoordinator)
  • Dr. Shelqim Karaj
Beteiligte Einrichtungen
  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • Universität Tirana
  • Agro-MAP
  • Automation & Software PIKT
Förderer

CIRAD

Development and testing of a humidity control system for the storage of tomatoes in a solar cold room in Africa

Development and testing of a humidity control system for the storage of tomatoes in a solar cold room in Africa

Projektbeginn: 01.12.2023

Projektende:31.10.2023

Projektziel:

Cold storage systems minimize postharvest losses and preserve the quality of fruits and vegetables but are not used much in tropical countries because of high investment and operating costs. This is related to the expensive cooling systems, which also create greenhouse gases resulting from the energy used to operate the equipment and the inherent global warming potential of the refrigerant. Therefore, the Institute of Agricultural Engineering in the Tropics and Subtropics (ATS) of the University of Hohehnheim (UHOH) is working on solutions for PV-based cooling systems.

Solar cold storage rooms are based on intelligent control of the energy flow to convert as much of the PV electricity as possible into ice stored in the water chiller and then to a pumping system connected to a heat exchanger for removing heat from the crop stored in the cold room to the target temperature. Currently, the relative humidity is not yet controlled in solar cold rooms. This parameter must be determined and regulated, considering the physiological characteristics of the crop, the packing conditions and the storage period. Otherwise, there is a risk of quality reduction and postharvest losses. Therefore the ATS is interested in developing a control management system for solar cold storage rooms.

Teilnehmer:

 

Prof. Dr. Joachim Müller, Dr. Klaus Meissner, MSc. Deborah Kaufmann

Teilnehmende Einrichtungen:

 

Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e), NSPRI (Nigeria)

Förderer: Stiftung fiat panis

AMAIZE-P - Detektion des Phosphatstatus im Boden und in Maisbeständen mit nichtinvasiven Methoden (IGK "Anpassung von Mais basierten landwirtschaftlichen Produktionssystemen zu Nahrungsmittel-, Futter- und Biomasseerzeugung an begrenzte Phosphatvorräte")

AMAIZE-P - Detektion des Phosphatstatus im Boden und in Maisbeständen mit nichtinvasiven Methoden (IGK "Anpassung von Mais basierten landwirtschaftlichen Produktionssystemen zu Nahrungsmittel-, Futter- und Biomasseerzeugung an begrenzte Phosphatvorräte")

Projektbeginn: 01.10. 2018

Projektende: 31.10.2024

Projektziel

Phosphat gelangt über Düngung und Futter in den landwirtschaftlichen Stoffkreislauf und hier über verschiedene Schritte von der Primärproduktion über Futter, Nahrung und Biomassekonversion in tierische Ausscheidungen, Abwasser und organische Abfälle. Auf diesem Weg wird Phosphat teils ungenutzt in Böden angereichert, während große Anteile durch Erosion sowie über die Abfall- und Abwasserströme den landwirtschaftlichen Stoffkreislauf in die Umwelt verlassen. Phosphat ist ein begrenzter, essentieller Nährstoff (Reichweite ca. 300 Jahre). Auswirkungen der Limitierung eines essentiellen Nährstoffs und des damit verbundenen ökonomischen Drucks sind weitgehend unbekannt. Das Schließen des Phosphatkreislaufs und die Senkung des Verbrauchs primärerer Phosphate sind grundlegende Herausforderungen.

Mais ist eine der bedeutendsten Kulturpflanzen mit hohen Phosphatansprüchen besonders in der Jugendentwicklung und so ideal zur Untersuchung der Auswirkungen einer Phosphatlimitierung geeignet. Zusammen repräsentieren China und Deutschland die gesamte Breite maisbasierter Produktionsketten in weiten Klimabereichen.

Forschung basiert hier auf der übergeordneten Hypothese, dass hohe Produktivität und hohe Phosphatnutzungseffizienz unter phosphatlimitierten Bedingungen gleichzeitig erreicht werden können indem der Phosphatkreislauf geschlossen und an die vielseitigen Bedürfnisse maisbasierter Produktionssysteme angepasst wird.

Komplementäre Arbeitsgruppen der China Agricultural University (Peking) und der Universität Hohenheim untersuchen in einem interdisziplinären systemorientierten Ansatz (1) das genetische Potential von Maispopulationen zur Anpassung an eine Phosphatlimitierung, (2) Anpassungsmöglichkeiten von Maisanbausystemen an Phosphatlimitierung, (3) mechanistische Interaktionen der Produkte mit einer weiteren Verwertung in der Human- und Tierernährung sowie Phosphat-gewinnung durch Biomassekonversion. (4) Eine ökonomische Evaluierung erfolgt auf verschiedenen Skalen. Feldversuche in China und Deutschland ermöglichen ergänzende und vergleichende Analysen. Genetische und molekulare Methoden, moderne Spektroskopie, ökonomische Untersuchungen sowie Modellierung sind Eckpunkte des weiten Methodenspektrums.

Der Phosphatstatus im Boden und Maisbestand unterscheidet sich sowohl räumlich als auch zeitlich. Aufgrund des hohen Zeit- und Kostenaufwands für nass-chemische Standardanalysen wird der Phosphatstatus in Böden typischerweise in einem großen Raster von etwa einer Probe pro Hektar und Jahr überwacht, was bei gegebener Variabilität viel zu grob ist. Ermutigt durch das erfolgreiche Beispiel optischer Stickstoffsensoren für die Echtzeitmessung in Pflanzenbeständen, ist die Forschungsidee von RS 2.3 die Untersuchung des spektralen Absorptionsverhaltens von Phosphat in Boden- und Pflanzenbeständen im sichtbaren, nahen und mittleren Infrarot Wellenlängenbereich (VIS-NIR-MIR).Maschinelles Lernen soll die Entwicklung optischer Messsysteme zur nicht-invasiven, quasi-kontinuierlichen Detektion des Phosphatstatus ermöglichen.

 

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Alice Reineke
  • Prof. Dr. Xiongkui He

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • China Agricultural University (CAU)

Förderer

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – 328017493/GRK 2366

Applications of solar cooling devices for a better quality and safety management of perishable foods in West Africa (SoCoWA)

Applications of solar cooling devices for a better quality and safety management of perishable foods in West Africa (SoCoWA)

Projektziel:

Food products are generally prone to biological, chemical and physical contamination, especially perishable commodities such as fruits, vegetables, fishery products. Post-harvest losses of these products (from the point of harvest until the crop reaches the consumer) can range between 30 to 100% (Venus et al., 2013; Rao, 2015; Wu et al., 2018). Therefore, reducing post-harvest losses is a leading strategy for ensuring global food security. In West Africa, especially hot and humid conditions, poor storage facilities, and poor transportation systems lead to deterioration of perishable foods (Venus et al., 2013). Temperature management in cold storage systems is mostly the first requirement to maintain a good quality of fruits and vegetables and relative humidity is the second condition of importance (Ramaswamy and Marcotte, 2005; Siddiqui and Ali, 2017; Steele, 2018). Therefore, the Institute of Agricultural Engineering in the Tropics and Subtropics (440e) of the University of Hohenheim is working on PV-based cooling systems. In this project solutions for PV-based cooling systems are developed together with the University of Abomey-Calavi, Faculty of Agronomic Sciences in Jericho-Cotonou (Benin Republic).

 

Teilnehmer:

Prof. Dr. Joachim Müller

Dr. Bilhate Chala

Dr. Klaus Meissner

 

Teilnehmende Einrichtungen:

Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)

University of Abomey-Calavi, Faculty of Agronomic Sciences, Benin Republic

 

Förderer: DFG

Biostar - Nachhaltige Bioergien für lebensmittelverarbeitende KMUs in ländlichen Gebieten Westafrikas

Biostar - Nachhaltige Bioergien für lebensmittelverarbeitende KMUs in ländlichen Gebieten Westafrikas

Projektbeginn: Oktober 2019

Projektende: Februar 2025

Projektziel

Das allgemeine Ziel von BioStar ist es, durch die Entwicklung eines Bioenergiesektors, der auf die Bedürfnisse der lebensmittelverarbeitenden KMUs eingeht, zur Energie- und Ernährungssicherheit beizutragen.Konkret zielt BioStar darauf ab, eine nachhaltige Entwicklung von lebensmittelverarbeitenden KMUs im ländlichen Raum durch Innovation in nachhaltiger Bioenergieproduktion und Optimierung von Prozessen zur Lebensmittelverarbeitung zu fördern.BioStar strebt auch an, zur Entstehung einer Bioenergie-Industrie beizutragen, indem es deren Organisation und Beratungsrahmen stimuliert.

Konkret konzentriert sich BioStar darauf, technische und organisatorische Innovationen und ein multidisziplinäres Wissensmanagement durch folgende Maßnahmen zu unterstützen:

  • Erprobung innovativer Pilotanlagen im Bereich der lebensmittelverarbeitenden Betriebe zur Verbesserung der Energieeffizienz,
  • Förderung von Innovationsplattformen für den Einsatz von erneuerbaren Energiequellen in lebensmittelverarbeitenden KMUs
  • Organisation eines Bioenergiesektors durch Kapazitätsaufbau von Energieexperten und Anlagenlieferanten, um einen Audit-, Installations- und Wartungsservice zu gewährleisten.

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Dr. Klaus Meissner
  • Dr. Sebastian Romuli
  • Janvier Ntwali

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740)
  • CIRAD (French Agricultural Research Centre for International Development)
  • 12 weitere Partner in Europa and West Afrika

    Förderer

  • EU Commission (FOOD 2018 / 041-107)

Links

 

 

CLIFOOD - Deutsch-Äthiopische SDG-Graduiertenschule "Auswirkungen des Klimawandels auf die Ernährungssicherheit"

CLIFOOD - Deutsch-Äthiopische SDG-Graduiertenschule "Auswirkungen des Klimawandels auf die Ernährungssicherheit"

Projektbeginn: 01.09.2016

Projektende: 31.12.2025

Projektziel

Die Ernährungssicherheit in der Region Ostafrika ist sehr empfindlich gegenüber Klimarisiken. Nahrungsmittelproduktion, Zugang zu Märkten und Einkommen aus landwirtschaftlichen Aktivitäten sind untrennbar mit klimabedingten Ereignissen und Krisen in der Ernährungssicherheit verbunden. Die Deutsch-Äthiopische SDG-Graduiertenschule "Auswirkungen des Klimawandels auf die Ernährungssicherheit" (CLIFOOD) zielt darauf ab, junge Akademiker von Hochschulen auf dem afrikanischen Kontinent zu befähigen, sich auf die SDGs zu konzentrieren: Keine Armut, Kein Hunger, Gute Gesundheit und Wohlbefinden, Hochwertige Bildung, Klimaschutz, Leben auf dem Land, Partnerschaften für die Ziele.  Hauptziel von CLIFOOD ist die Ausbildung afrikanischer Studenten auf (Post-)Doktoratsniveau, um die Bedrohungen des Klimawandels für die Ernährungssicherheit in der ostafrikanischen Region zu adressieren. Darüber hinaus stärkt CLIFOOD bilaterale Partnerschaften zwischen Hochschulen in Deutschland und Äthiopien, unterstützt relevante, qualitativ hochwertige Bildungsangebote von strukturierten Studiengängen zu Forschungsthemen, erreicht größtmögliche multidisziplinäre Forschung, qualifiziert Fachexperten und Dozenten auf Doktoranden- und Postdoc-Ebene und trägt zur gemeinsamen Entwicklung innovativer Lösungen zu Hochschul- und SDG-Themen bei. 

Forschung
Die Landwirtschaft ist das Rückgrat der äthiopischen Wirtschaft, aber der Klimawandel hat starke Auswirkungen auf die Ernährungssicherheit in Afrika südlich der Sahara. Äthiopien ist mit schweren Dürren konfrontiert, die sich auf das Leben und die Lebensgrundlage der Bauern auswirken. Im Rahmen von CLIFOOD wird bedarfsorientierte Forschung zu Klimawandel und Ernährungssicherheit mit besonderem Bezug auf die Agenda 2030 und ihre SDGs durchgeführt und verbessert. Interdisziplinäre Forschung zu Anpassungsstrategien für die Landwirtschaft wird in Bezug auf Unkrautbekämpfung, Viehzucht, Nahrungs- und Futtermittelpflanzen, Bodengesundheit, Getreidequalität, bäuerliche Haushalte, menschliche Ernährung sowie saisonale Wettervorhersagen durchgeführt.

CLIFOOD bietet ein einzigartiges interdisziplinäres Qualifizierungsprogramm für Doktoranden und Postdocs. Entsprechend der Forschungsbereiche vermittelt es Wissen und Methoden aus einer Vielzahl von Disziplinen wie Bodenkunde, Physik, Meteorologie, (Agrar-)Ökologie, Nutzpflanzenkunde, Nutztierwissenschaften, Agrarökonomie sowie Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften.

Beteiligte Personen

Beteiligte Einrichtungen

Förderer

  • Gefördert durch das DAAD-Programm Bilaterale SDG-Graduiertenschulen, finanziert durch das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ)

EMPLEMENT - Befähigung städtischer Regionen zur kooperativen, synergetischen und praktischen Umsetzung von Nachhaltigkeits- und Resilienzstrategien unter Berücksichtigung des Stadt-Land-Nexus - Landwirtschaft, Boden und Capacity Development in Da Nang und

EMPLEMENT - Befähigung städtischer Regionen zur kooperativen, synergetischen und praktischen Umsetzung von Nachhaltigkeits- und Resilienzstrategien unter Berücksichtigung des Stadt-Land-Nexus - Landwirtschaft, Boden und Capacity Development in Da Nang und

Definationsphase

  • Projektbeginn: 01.07.2019
  • Projektende: 31.04.2021

Forschungs- und Entwicklungs-Phase

  • Projektbeginn:1.06.2021
  • Projektende: 31.05.2025

Projektziel

Die rasante Urbanisierung stellt Städte und ihre Umlandregionen vor große Herausforderungen aufgrund des steigenden Ressourcenverbrauchs und seiner Folgewirkungen, aber auch in Bezug auf die Anfälligkeit gegenüber plötzlichen Veränderungen/Bedrohungen. Um diesen Herausforderungen z.B. hinsichtlich einer adäquaten Ver- und Entsorgungsinfrastruktur (Wasser, Energie, "safe food", Abfall, Abwasser) zu begegnen, müssen entsprechende Strategien und Pläne in der Praxis umgesetzt werden. emplement! zielt darauf ab, übertragbare Methoden und Werkzeuge sowie die notwendigen Kapazitäten zu entwickeln, um Verwaltungen und beteiligte Akteure in der Stadt Da Nang und der benachbarten Provinz Quang Nam (Zentralvietnam) in die Lage zu versetzen, relevante Strategien und Pläne in praktische, effiziente und nachhaltige sowie resiliente Maßnahmen zu übersetzen, die synergetisch zusammenwirken - sowohl auf der Planungs- als auch auf der praktischen Ebene. Im Rahmen des Umsetzungsansatzes ist es wichtig, Aspekte der Nachhaltigkeit und des Klimaschutzes zu verankern und die Resilienz durch intensive Zusammenarbeit im Stadt-Land-Kontext zu stärken.

Für die F&E-Phase werden Umsetzungsaktivitäten wie Pilotprojekte in vier Handlungsfeldern (Tourismus, Landwirtschaft, Industrie, bebaute Umwelt) durchgeführt. Die Universität Hohenheim wird sich auf dem landwirtschaftlichen Sektor speziell im Bereich der Nachernte mit den Schwerpunkten Obsttrocknung und Ölgewinnung einbringen. Die Pilotprojekte werden mit entwickelten bzw. angepassten Methoden wissenschaftlich begleitet und analysiert, wobei die konzeptionellen und technischen sowie die transsektoralen Synergien zwischen den vier Handlungsfeldern und im stadtregionalen Kontext berücksichtigt werden. Auf der Grundlage der Ergebnisse wird eine umfassende, übertragbare Methodik für die Anwendung in anderen asiatischen Städten und Kontexten entwickelt. Die Pilotprojekte sind so konzipiert, dass sie konzeptionell und technisch miteinander vernetzt und auf andere regionale Kontexte übertragen werden können.

Geeignete Trainings und Workshops werden durchgeführt, um den von der vietnamesischen Seite geäußerten Bedarf an Kapazitätsentwicklung zu decken. Die Ergebnisse von emplement! werden methodisch aufbereitet und als Toolbox zur Verfügung gestellt. Das Projekt leistet damit wichtige Beiträge in den Bereichen praktische Umsetzungsprozesse (Herangehensweise, Problemanalyse, Geschwindigkeit, Exzellenz der technischen Umsetzung, Kommunikation, Einbindung von Akteuren etc.), Stärkung lokaler Kompetenzen und allgemeine Umsetzungsforschung.

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Dr. Sebastian Romuli
  • Farah Mrabet

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • AT-Verband, Verband zur Förderung angepasster sozial- und umweltverträglicher Technologien e.V., Stuttgart (Federführung)
  • Universität Tübingen/ Geographie
  • IZES GmbH/ Infrastruktur und Kommunale Entwicklung
  • Frankfurt Universität angewandter Wissenschaften / Institut für Architektur, Bauingenieurwesen und Geomatik
  • Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften/ Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwesen
  • Da Nang Institut für sozio-ökonomische Entwicklung (DISED)
  • Provincial People's Committee of Quang Nam Province, Tam Ky
  • UN-Habitat Vietnam Office, Hano
  • Da Nang Architecture University (DAU)

Förderer

  • DLR mit finanzieller Unterstützung des BMBF, FKZ.01LE1902E

MiteSens - UAV-basiertes Monitoringsystem für Spinnmilben im Unterglasanbau

MiteSens - UAV-basiertes Monitoringsystem für Spinnmilben im Unterglasanbau

Projektbeginn: 01.03.2020

Projektende: 31.03.2023

Projektziel:

Ziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung eines UAV (unmanned aerial vehicle) -basierten Monitoringsystems für Spinnmilben bei Erdbeeren, Gurken und Rosen im Unterglasanbau (MiteSens). MiteSens soll in der Lage sein, sowohl den frühen Befall von Pflanzenblättern mit Spinnmilben zu detektieren, als auch entsprechende Bekämpfungsmaßnahmen mit Prädatoren und/oder integrierbaren Pflanzenschutzmitteln (Akariziden) zu überwachen und deren Erfolg zu bewerten. MiteSens basiert auf bildgebenden Verfahren. In Verbindung mit einem UAV mit intelligenter Flugsteuerung als Kameraträger ist grundsätzlich eine hohe raumzeitliche Auflösung des Spinnmilben-Monitorings, ein berührungsloser Einsatz sowie eine autonome Anwendung möglich. Die Ableitung der nötigen Befallsinformationen (Ort, Stärke, raumzeitliche Dynamik des Spinnmilbenbefalls) aus den verorteten Bildinformationen basiert auf einem Machine Learning (maschinelles Lernen) Ansatz, der die entsprechenden Auswertungen in Echtzeit durchführt, somit eine schnelle Reaktion auf einen möglichen Befall ermöglicht und darüber hinaus bei verschiedenen Kulturen eingesetzt werden kann.

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller (Projektleiter)
  • Dr. Klaus Spohrer (Verbundkoordinator)
  • Boris Mandrapa

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, Fg. Agrartechnik in den Tropen und Subtropen (440e)
  • Wolution GmbH & Co. KG
  • Ingenieurbüro Bauer GmbH
  • Multikopter.de
  • Hochschule Karlsruhe
  • Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Gartenbau (LVG) Heidelberg
  • Landwirtschaftliches Technologiezentrum (LTZ) Augustenberg

Förderer

  • Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

Stärkung von Bauernkooperativen durch beteiligungsorientierte Entwicklung von PV-betriebenen Nachernteverfahren von Mais in Ruanda

Stärkung von Bauernkooperativen durch beteiligungsorientierte Entwicklung von PV-betriebenen Nachernteverfahren von Mais in Ruanda

Projektbeginn: 01.01.2024

Projektende: 30.06.2025

 

Projektziel:

Die Nacherntebehandlung in der Wertschöpfungskette von Mais ist immer noch eine Herausforderung für Kleinbauern in Ruanda. Als Antwort auf diese Herausforderung haben wir in unserer früheren Arbeit einen Solar-Biomasse-Hybrid-Flachbetttrockner für Mais entwickelt, der Biomasse-Wärme und Photovoltaik-Energie zum Trocknen von Maiskolben nutzt. Ziel dieses Projekts ist es, die Nacherntebehandlung und Wertschöpfung von Mais in Ruanda durch die Integration erneuerbarer Energien zu verbessern. Die spezifischen Ziele sind:

·        Optimierung der technischen Leistung des Solar-Biomasse-Hybrid-Flachbetttrockners und seines Solarsystems

·        Erweiterung der Wertschöpfungskette von Mais durch die Entwicklung und Installation von Maschinen zum Schälen und Mahlen von Mais, die durch das installierte PV-System betrieben werden

·        Überwachung der Ertragsentwicklung und der ernährungsphysiologischen Qualität von Mais auf dem Feld und Analyse des Verunreinigungsgrads von getrocknetem Mais

·        Verbreitung der Projektergebnisse an Genossenschaften und Akteure des Privatsektors.

 

Beteiligte Einrichtungen

Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)

 

Beteiligte Personen:

Janvier Ntwali, MSc.

Joévin Wiomou Bonzi, MSc.

Dr. Sebastian Romuli

Prof. Dr. Joachim Müller

 

Förderer:

Van Lengerich Foundation https://www.seedingthefuture.org/programs

Planung, Bau und Vor-Ort-Optimierung eines Solar-Biomasse-Hybrid-Flachbetttrockners zum Trocknen von Maiskolben in Ruanda

Planung, Bau und Vor-Ort-Optimierung eines Solar-Biomasse-Hybrid-Flachbetttrockners zum Trocknen von Maiskolben in Ruanda

Projektbeginn: März 2022

Projektende: Februar 2023

Projektziel

Mais ist ein wichtiges Grundnahrungsmittel in Ruanda. Die klimatischen Bedingungen erschweren die Vortrocknung auf dem Feld und machen eine hinreichende Trocknung erforderlich, um eine Kontamination des Mais durch Schimmelpilze und Mykotoxine zu verhindern. Die Maiserzeugung in Ruanda hat in den letzten Jahren enorm zugenommen, aber die Nachernteverluste sind aufgrund unzureichender Trocknung mit einem durchschnittlichen jährlichen Verlust von bis zu 16 % des Trockengewichts immer noch hoch. Es wurden Anstrengungen unternommen, um Kleinbauern bei der Verringerung der Nachernteverluste in der Wertschöpfungskette von Mais zu unterstützen. Das ländliche Aggregationsmodell ist eine dieser Strategien, bei der die Landwirte getrocknete Maiskolben an Aggregatoren liefern, die den restlichen Nachernteprozess übernehmen.  Im Rahmen dieses Projekts wird ein hybrider Biomasse-Solar-Flachbetttrockner für Maiskolben entworfen, gebaut und auf seine Energieeffizienz am Bauernhof in Ruanda getestet. Der Trockner wird mit einem energieeffizienten Biomassebrenner und einer PV-Anlage zur Energieversorgung des Ventilators ausgestattet.

Beteiligte Einrichtungen
  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
Beteiligte Personen
  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Dr. Sebastian Romuli
  • Janvier Ntwali
  • Joevin Bonzi
Förderer

PMC Pattern Management - ein ganzheitlicher Ansatz für die nachhaltige, standortsspezifische Landwirtschaft in Westchina

PMC Pattern Management - ein ganzheitlicher Ansatz für die nachhaltige, standortsspezifische Landwirtschaft in Westchina

Projektbeginn: 01.07.2019

Projektende: 30.03.2023

Projektziel

Gesamtziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung, exemplarische Anwendung und praxisnahe Untersuchung von Pattern Management (PM) für die Produktion von Baumwolle und Mais in China. PM ist ein neuer, ganzheitlicher Ansatz für die nachhaltige, standortspezifische Landwirtschaft. Es ermöglicht eine optimierte Bestandesführung bezüglich Düngung, Pflanzenschutz und Bewässerung und basiert auf drei Säulen. Durch eine teilweise strukturierte Landbewirtschaftung (Säule 1) werden räumliche Bearbeitungsmuster im Feld geschaffen. Diese werden mit verschiedenen Kameras (Infrarot, Hyperspektral), befestigt an einem unbemannten Fluggerät (UAV), optisch erfasst und anschließend zentral ausgewertet (Säule 2). Aus den ausgewerteten und verorteten Bilddaten werden raumzeitliche Empfehlungen bezüglich Düngung, Pflanzenschutz und Bewässerung abgeleitet und durch angepasste Applikationsverfahren ortsspezifisch umgesetzt (Säule 1). Alle Informationen werden dabei in einer GeoDatenbank gespeichert, verarbeitet und ausgewertet (Säule 3). Die erfassten raumzeitlichen Zustandsdaten der Felder sowie die entsprechenden raumbezogenen Handlungsempfehlungen werden mittels Webportal mit benutzerfreundlicher Oberfläche auf Endgeräten (Computer, Tablet, Smartphone) zur Überwachung und Kontrolle von PM dargestellt (Säule 3).

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller (Projektleiter)
  • Dr. Klaus Spohrer (Verbundkoordinator)
  • Dr. Zhichong Wang
  • Yang Zhang
  • Stephanie Tutsch (TA)

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • geomer GmbH
  • STEP Systems GmbH
  • Multikopter.de
  • China Agricultural University (CCAT)
  • Beijing Biopute Technology Co., Ltd.
  • Xianfei Agricultural Engineering Technology Co., Ltd.

Förderer

  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Power-2-protein (P2P) - Eine Systemanalyse der erneuerbaren Pover2-Protein-Technologie in Afrika: Fokus auf Energie- und Nährstoffversorgung

Power-2-protein (P2P) - Eine Systemanalyse der erneuerbaren Pover2-Protein-Technologie in Afrika: Fokus auf Energie- und Nährstoffversorgung

Projektbeginn: 01.11.2020

Projektende: 31.12.2023

Projektziel

Afrika steht vor Herausforderungen, die im Kontext des Klimawandels und der aktuellen Pandemie eine erhebliche Hürde auf dem Weg in eine weniger krisengeschüttelte Zukunft darstellen. Die effiziente Nutzung von Energie- und Nahrungsmittelressourcen wird den Weg für langfristige Lösungen ebnen. Die Nutzung ungenutzter Strom- und Kohlendioxid-Ressourcen aus z. B. PV- und Biogasanlagen in Kombination mit der regenerativen Power-2-Protein-Technologie versprechen einen wesentlichen Beitrag zur Überwindung grundlegender Barrieren und zur Stärkung des afrikanischen Technologiesektors.

Teilnehmer

  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Dr. Bilhate Chala
  • Dr. Klaus Meissner

Teilnehmende Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740)
  • Universität Tübingen
  • Adis Ababa University

Förderer

Spektrale Erkennung von Nährstoffmangel in Maispflanzen (Deutsch-israelische Kooperation)

Spektrale Erkennung von Nährstoffmangel in Maispflanzen (Deutsch-israelische Kooperation)

Projektbeginn: 01.01.2020

Projektende: 31.12.2021

Projektziel

Mais (Zea mays L.) ist eine der wichtigsten Nutzpflanzen der Erde und wichtig für die Ernährungssicherheit der ständig wachsenden menschlichen Bevölkerung unter klimatischen Schwankungen. Die Kornerträge von Mais sind seit den späten 1930er Jahren und bis ins 21. Jahrhundert hinein um etwa 2 % pro Jahr gestiegen. 75 % dieses Zuwachses sind auf eine erhöhte Stresstoleranz durch Züchtung zurückzuführen, während die restlichen 25 % auf agronomische Praktiken zurückzuführen sind. Beide Prozesse können von der spektralen Nährstoffbewertung profitieren. In Züchtungsexperimenten kann die Reaktion auf Nährstoffstress bewertet werden, und im kommerziellen Anbau kann die Erkennung von Nährstoffmängeln, wie P oder N, Managemententscheidungen unterstützen. Ziel des Projekts ist die spektrale Erfassung des Nährstoffgehalts in Maispflanzen unter Labor- und Feldbedingungen. Die spektralen Daten werden durch hyperspektrale Sensoren (Kameras sowie Punktspektrometer) gewonnen. Darüber hinaus werden Standard-Laboranalysen für Pflanzennährstoffgehalte erfasst, um die Modelle zu kalibrieren. Es wird erwartet, dass spektrale Bewertungsmodelle für verschiedene Nährstoffe entwickelt und die Grundlage für zukünftige Arbeiten gelegt werden, die auf der Zusammenarbeit zwischen dem UHOH 440e Labor und dem Plant Sensing Laboratory (PSL) basieren.

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Catalina Acuna-Gutierrez
  • Alice Reineke
  • Dr. Ittai Hermann (HUJI)
  • Robert H. Smith (HUJI)
  • Roy Sadeh (HUJI)

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen (440e)
  • Hebrew University of Jerusalem (HUJI), Faculty of Agriculture, Food and Environment

Förderer

  • Universität Hohenheim (UHOH)
  • Hebrew University of Jerusalem (HUJI)

 

 

WALAMAR - Zukunftsfähige Technologien und Dienstleistungen für das Wasser und Landmanagement in Marokko

WALAMAR - Zukunftsfähige Technologien und Dienstleistungen für das Wasser und Landmanagement in Marokko

Projektbeginn: 01.10.2019

Projektende: 31.12.2022

Projektziel

Ein Konsortium aus vier Forschungseinrichtungen und drei Wirtschaftsunternehmen bearbeitet zusammen mit marokkanischen Partnern unter der Koordination der Université Moulay Ismael in der Fès-Meknés-Region innovative Forschungsarbeiten im Hinblick auf praxisnahe Lösungen für eine lokale Kreislaufführung, den Erhalt von Ökosystemleistungen, die Restauration stark degradierter Böden sowie eine Optimierung der Anbaukulturen. Dabei sollen Nutzungspotentiale für landwirtschaftliche Betriebe erfasst und politische Entscheidungsträger sowie privatwirtschaftliche Betriebe hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit im Sinne einer nachhaltigen ländlichen Entwicklung beraten werden.

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Joachim Müller
  • Dr. Sebastian Romuli
  • Dr. Bilhate Chala
  • Dr. Klaus Meissner

Beteiligte Einrichtungen

  • Institut für Agrartechnik, FG Tropen und Subtropen
  • FIW Aachen

Förderer

  • BMBF/DLR