In einer bahnbrechenden Studie entwickelte Professorin Tracy Lawson von der University of Essex – nun am Carl R. Woese Institute for Genomic Biology der University of Illinois Urbana-Champaign – ein intelligentes Beleuchtungssystem für vertikale Indoor-Farmen, das die Lichtnutzung von Pflanzen in Echtzeit überwacht und anpasst. Ziel war es, die hohen Energiekosten von LED-Beleuchtung in kontrollierten Umgebungen zu senken, ohne die Erträge zu beeinträchtigen. Die Forscher nutzten Chlorophyllfluoreszenz als Indikator für die Photosyntheseeffizienz: Wenn Pflanzen mehr Licht aufnehmen, als sie verarbeiten können, wird überschüssige Energie als Fluoreszenz abgegeben – ein Signal, das die Forscher zur Steuerung der Beleuchtung nutzten. Mittels künstlicher Intelligenz wurde die Lichtintensität dynamisch angepasst, sodass sie bei Bedarf heruntergeschaltet wurde, wenn die Pflanzen keine zusätzliche Energie mehr nutzen konnten. Im Test mit Basilikum zeigte sich, dass die Lichtintensität nach sechs Stunden maximal war und dann über die nächsten 12 Stunden kontinuierlich abnahm – ein Muster, das auf einen physiologischen Rückmeldungssignal hinweist, der Pflanze „Ich bin voll“ zu sagen scheint. Das Ergebnis: ein Ertragsgewinn von rund 13 Prozent und eine Energieeinsparung von etwa 6 Prozent. Das System ist einfach genug, um bereits heute in bestehenden Farmen umgesetzt zu werden, und könnte künftig für verschiedene Pflanzenarten angepasst werden. Lawson sieht zudem großes Potenzial in der Spektralsteuerung: Durch gezielte Lichtfarben lassen sich sekundäre Pflanzenstoffe wie Antioxidantien erhöhen, Blattfarbe und -form verändern – sogar innerhalb von 24 Stunden. So könnte die Lichtumgebung nicht nur Energie sparen, sondern auch die Nährstoffdichte und Haltbarkeit von Lebensmitteln verbessern. Industrielle Experten begrüßen die Entwicklung als Meilenstein für die nachhaltige Landwirtschaft. „Dieses System zeigt, dass Pflanzen selbst über ihre Bedürfnisse sprechen können – und wir müssen nur lernen, ihnen zuzuhören“, sagt ein Experte für vertikale Agrar-Technologie. Die Integration von Sensorik und KI in die Lichtsteuerung könnte die Wirtschaftlichkeit von Indoor-Farmen entscheidend verbessern und den Weg für eine skalierbare, ressourcenschonende Nahrungsmittelproduktion ebnen. Die University of Essex und das Carl R. Woese Institute sind führend in der Forschung zu nachhaltigen Anbausystemen, wobei Lawson eine zentrale Rolle bei der Verbindung von Pflanzenphysiologie und digitaler Technologie spielt. Die Technologie ist bereits in kommerziellen Laboren wie dem STEPS-Lab der University of Essex getestet worden und könnte bald in kommerziellen Farmen Einzug halten.