Het Litouwse agtechbedrijf Freya Cultivation Systems is officieel een samenwerking aangegaan met het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) om geavanceerde voedselproductiesystemen te ontwikkelen voor gebruik in de ruimte. De samenwerking richt zich op ruimte- en maanmissies en heeft als doel de belangrijkste beperkingen van eerdere NASA-aeroponicssystemen te overwinnen met behulp van Freya's eigen ultrasonische irrigatietechnologie.
"Hoewel NASA's vroege werk met aeroponics in de jaren negentig de basis legde, bleven mechanische onderdelen zoals pompen, filters en verstopte sproeiers een grote uitdaging," zegt Lukas Bartusevicius, CEO van Freya. "Samen met DLR pakken we deze beperkingen aan met softwaregestuurde ultrasonische e-sproeiers die mist produceren zonder druk, in elke richting."
Jess Bunchek, astrobotanicus en promovendus bij het DLR Institute of Space Systems, vult aan: "De middelen in de ruimte zijn zeer beperkt. We zoeken daarom naar innovatieve precisie-irrigatietechnieken om voedsel van hoge kwaliteit te produceren met minder water en energie. De samenwerking met Freya draagt bij aan dit doel, met de hoop dat onze bevindingen ook de voedselteelt op aarde zullen verbeteren." 
© Freya Cultivation Systems
Lukas Bartusevicius (links) en Jess Bunchek (rechts)
Betrouwbaarheid van de kas tot in de ruimte
Terwijl deze samenwerking een nieuw tijdperk in buitenaardse tuinbouw inluidt, wordt Freya's kerntechnologie al commercieel toegepast via het Aeroframe-platform. Dit systeem is ontworpen om de teeltruimte per vierkante meter te verdubbelen en de productiekosten met maximaal 60% te verlagen.
De kern van het Aeroframe-systeem is een verstoppingsvrij ultrasonisch irrigatieplatform met titanium e-sproeiers. Deze sproeiers gebruiken vibratie in plaats van druk om de voedingsoplossing te vernevelen tot druppels van 30 tot 70 micrometer. Dat druppelbereik, gevalideerd door Freya's team, bevordert de groei van fijne wortelharen en maximaliseert de opname van voedingsstoffen en zuurstof. Omdat het systeem geen kleine openingen, filters of pompen bevat, verdwijnen de verstoppingsproblemen die commerciële aeroponics jarenlang hebben geteisterd. 
© Freya Cultivation Systems 
© Freya Cultivation Systems
Elke irrigatie-unit bevat 15 tot 20 van deze sproeiers, die allemaal digitaal worden bewaakt en verbonden zijn. Als één sproeier minder goed presteert, compenseren de anderen dit automatisch, terwijl het systeem de teler waarschuwt. Dit niveau van redundantie en aanpassingsvermogen is essentieel, zowel in de ruimte als in kassen op aarde. "Elke sproeier is een digitaal apparaat en het hele systeem is software-adaptief," legt Bartusevicius uit. "Dit is betrouwbaarheid op lucht- en ruimtevaartniveau, toegepast op commerciële teelt."
De driehoekige A-frame structuur van de Aeroframe creëert twee vierkante meter bladerdak per vierkante meter kasoppervlak. Het systeem is modulair en mobiel, zodat telers bestaande infrastructuur kunnen aanpassen of nieuwe indelingen met hoge ruimte-efficiëntie kunnen ontwerpen. Het is geoptimaliseerd voor compacte, hoogwaardige gewassen zoals aardbeien, bladgroenten en kruiden, en maakt substraten zoals veen, kokos of steenwol overbodig. 
© Freya Cultivation Systems
Meetbare verbeteringen bij gewassen
Interne tests van Freya tonen duidelijke kwaliteitsverbeteringen bij verschillende gewassen.
Bij aardbeien behaalt het systeem consistent 12 BRIX, tegenover de 8,1 die vermeld staat in het teeltdatasheet van het Sonsation-ras. De vitamine C-concentratie bedraagt 74 milligram per 100 gram, het drogestofgehalte 13,6%, en de houdbaarheid ligt tussen zeven en elf dagen. De jaarlijkse opbrengst varieert tussen 20 en 28 kilogram per vierkante meter in een low-tech kas.
Bij bladgroenten zijn hogere polyfenolgehaltes, intensere aroma's en betere smaak waargenomen. Volgens Freya kunnen de productiekosten per kilogram bladgroenten tot 60% dalen, dankzij het wegvallen van substraat en een verdubbelde opbrengst bij gelijkblijvende klimaatkosten.
In de VS heeft het systeem zich bovendien bewezen bij cannabis, waarbij telers verbeterde terpeenexpressie en grotere uniformiteit tussen oogsten rapporteren. Ook bij wortelgewassen zoals aardappelen, uien en saffraan toont de variant Aerotable vergelijkbare voordelen. Deze aangepaste structuur is geschikt voor gewassen met grotere groeipatronen, maar behoudt dezelfde logica van verstoppingsvrije aeroponics. 
© Freya Cultivation Systems
Oost-Afrikaanse projecten tonen veerkracht onder druk
Freya's eerste grote internationale implementatie vindt momenteel plaats in Oost-Afrika, in samenwerking met het Canadese bedrijf Boundless Haven Solutions (BHS). Het bedrijf installeert systemen in Nairobi (Kenia) en Djibouti, voortbouwend op meer dan twee jaar technische proeven, waaronder een door de Wereldbank gesteund project voor duurzame tuinbouw in omgevingen met beperkte middelen. "Deze regio's zijn ideaal voor systemen met hoge efficiëntie," zegt Bartusevicius. "Ze kampen met beperkte watervoorraden, hoge energiekosten en weinig vruchtbare grond. Traditionele aeroponics zou daar moeite hebben, maar wij hebben ons systeem fail-safe gemaakt."
De irrigatiecontroles van Freya bevatten ingebouwde redundantieprotocollen en noodinstellingen voor laag energieverbruik. Bij een stroomuitval past het systeem automatisch de irrigatiefrequentie aan om middelen te besparen totdat de stroomvoorziening hersteld is. Omdat geen filterwissels nodig zijn, is het onderhoud minimaal. Volgens BHS laten de eerste resultaten bij cherrytomaten aanzienlijke energiebesparingen, snellere oogstcycli en verbeterde productkwaliteit zien. 
© Freya Cultivation Systems
Schaalbaar, softwaregestuurd en klaar voor de ruimte
Hoewel het Aeroframe-platform is ontworpen voor directe commerciële toepassing, leveren de lessen uit de samenwerking met DLR inzichten voor de volgende generatie gecontroleerde teeltsystemen. Engineering op ruimtevaartniveau vertaalt zich rechtstreeks naar duurzaamheid, precisie en gewasflexibiliteit.
Freya breidt zijn pilotnetwerk uit in Europa, Afrika en Noord-Amerika. Binnenkort introduceert het bedrijf een geautomatiseerd slateeltsysteem dat de productiekosten per kilogram met 50% wil verlagen, evenals een VS-specifiek cannabisplatform gericht op consistente productie. Al deze systemen volgen dezelfde ontwerpfilosofie die in de ruimte wordt getest: hoge precisie, lage fouttolerantie en minimaal afval.
"De ruimte dwingt ons om met discipline te ontwerpen," besluit Bartusevicius. "We willen dat telers op aarde van diezelfde mentaliteit profiteren. Als het betrouwbaar genoeg is voor een baan om de aarde, is het gebouwd om in elke kas te blijven functioneren."
Voor meer informatie:
Lukas Bartusevicius, CEO
Freya Cultivation Systems 
[email protected]
www.freyacultivation.com
