Wissenschaft

Technische Universität entwickelt Lichtdoping für Pflanzen

Die Universität arbeitet an UV-LEDs, die Gemüse gesünder und Wasser sauberer machen sollen.

Spezielle UV-LEDs werden in der Gemüsezucht eingesetzt. Sie stimulieren die Pflanzen, besonders viele wertvolle Pflanzenstoffe zu produzieren.

Spezielle UV-LEDs werden in der Gemüsezucht eingesetzt. Sie stimulieren die Pflanzen, besonders viele wertvolle Pflanzenstoffe zu produzieren.

Foto: FOTO: Melanie Wiesner-Reinhold/IGZ

Zwei Dinge haben Vögel den Menschen voraus. Sie können fliegen und – eine weniger bekannte Fähigkeit – ultraviolettes Licht wahrnehmen. Dadurch können sie nach reifen Früchten oder nach einem geeigneten, gesunden Lebenspartner suchen, dessen Gefieder das UV-Licht besonders stark reflektiert. Die Strahlen könnten auch für den Menschen immer wichtiger werden: Das Konsortium „Advanced for Life“, in dem seit 2013 Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen zusammenarbeiten, erprobt in 26 laufenden Projekten neue Einsatzgebiete für Leuchtdioden (LEDs), die ultraviolettes Licht abgeben können.

Die LEDs dafür werden an der Technischen Universität (TU) Berlin entwickelt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit rund 45 Millionen Euro gefördert.

Lichtdoping für Pflanzen soll gesunde Ernährung fördern

Die Anwendungsgebiete von UV-Licht sind vielfältig: Es wird etwa in der Gemüsezucht eingesetzt und soll Pflanzen stimulieren, wertvolle Nährstoffe zu produzieren. So könnte sogenanntes „Functional Food“ hergestellt werden, also

Lebensmitteln mit gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen.

Mit einem Verfahren, das die Forscher salopp als Lichtdoping umschreiben, wird Blattgemüse mit schwach dosiertem UV-Licht bestrahlt. Dadurch werden Pflanzenstoffe hergestellt, die für Menschen als gesund gelten. „Ziel ist ein Flächenstrahler, der in einem Gewächshaus eingesetzt werden kann, um Pflanzen exakt dosiert mit einer definierten Wellenlänge zu bestrahlen“, sagt Michael Kneissl, Leiter des Fachgebiets Experimentelle Nanophysik und Photonik an der TU Berlin.

Schnellerer Schutz gegen multiresistente Keime

Und auch den Krankenhausbetrieb könnten die Strahlen sicherer machen. Zur Überprüfung auf multiresistente Keime werden dort regelmäßig Abstriche von Gegenständen gefertigt, um zu überprüfen, ob diese korrekt desinfiziert wurden. Potentiell anhaftende Keime werden dafür abgelöst und auf einem Nährmedium kultiviert. Wächst auf dem Medium etwas, waren trotz Reinigung Keime vorhanden. Wächst nichts, ist die Desinfektion gelungen. Das Problem dieser Methode ist, dass sie mehrere Stunden oder gar Tage in Anspruch nimmt. Werden die Proben mit UV-LEDs unterschiedlicher Wellenlängen bestrahlt, werden bestimmte Biomoleküle in den Keimen zum Leuchten gebracht. „Viele multiresistente Keime haben charakteristische Fluoreszenzspektren, sodass man in Zukunft diese auch unmittelbar als solche erkennen könnte“, sagt Michael Kneissl.

Einsatz in Entwicklungsländern und Katastrophengebieten

Auch in Entwicklungsländern und Katastrophengebieten könnten UV-LEDs zum Einsatz kommen. „Eine besonders

interessante Anwendung ist die Wasseraufbereitung“, sagt Kneissl. Werde Wasser mit UV-Licht hoher Intensität bestrahlt, könnten darin vorhandene Keime sich nicht mehr fortpflanzen und stürben ab. Diese Methode sei besonders geeignet in Gegenden, in denen es keine funktionierende Wasserversorgung gibt. Herkömmlich wird das dafür benötigte UV-Licht von sogenannten Quecksilberdampflampen erzeugt, die jedoch gewisse Nachteile haben: Herstellung und Entsorgung sind aufwändig, außerdem ist Quecksilber giftig. Die Lampen sind zudem empfindlich und haben eine geringe Lebensdauer. „UV-LEDs sind dagegen sehr robust, ungiftig, schaltbar und als Halbleiter auch mit Solarstrom oder per Batterie zu betreiben – daher ideal für die mobile Anwendung“, sagt Michael Kneissl.

UV-LEDs stecken noch in Kinderschuhen

Blaue, grüne und weiße Leuchtdioden haben bereits in vielen Lebensbereichen Einzug gehalten. Ihre Farbe, also die Wellenlänge der von ihnen ausgesandten Strahlung, kann über die Zusammensetzung der eingesetzten Materialien gesteuert werden. Auch im nicht mehr sichtbaren Infarot-Bereich finden sie Anwendung, wie zum Beispiel in der Sensorik, in Fernbedienungen und Computermäusen. LEDs für ultraviolettes Licht befinden sich laut Angaben des Konsortiums allerdings noch in den Kinderschuhen.