Der von der Friedrich-Schiller-Universität Jena gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS und der Ernst‐Abbe‐Hochschule Jena initiierte »Thüringer Wasser-Innovationscluster« (ThWIC) entwickelt als Zukunftscluster des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) Lösungen für einen nachhaltigen Umgang mit Wasser.

Im Verbund aus 28 universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Verbänden vereint ThWIC Spitzenforschung zu zentralen Aspekten der Wassernutzung: neuartige Analysetechnologien und Reinigungsverfahren, datenwissenschaftliche Innovationen und soziologische Forschung.

Die Ziele des ThWIC sind, neue Ansätze zur sicheren Wasserversorgung zu schaffen, ein integriertes Wasser-Assessment zu etablieren und in Wirtschaft und Gesellschaft zu wirken. Mit Bildungs- und Beteiligungsangeboten sollen langfristig das öffentliche Wasserwissen (Water Literacy) gesteigert und ein wirksamer Kompetenzaufbau befördert werden.

Die 24 Projekte des Clusters gliedern sich in die vier Innovationsfelder »Wasser Reinigen«, »Wasser Analysieren«, »Wasser Bewerten« und »Wasser Verstehen und Erklären« sowie sechs innovationsunterstützende Maßnahmen.

Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS präsentiert der Thüringer Wasser-Innovationscluster ThWIC am Gemeinschaftsstand die modulare Toolbox für effizientes Indoor Farming. Anhand einer Vertical Farming Unit (VFU) wird deutlich, dass mit neuen Technologien zukünftig eine wassersparende und energieeffiziente Produktion von Lebensmitteln und Nutzpflanzen in geschlossenen Systemen möglich ist (Controlled Environment Agriculture, CEA).

Dafür kombiniert und adaptiert das Fraunhofer IKTS vielfältige keramische und diagnostische Einzeltechnologien und Komponenten neu: Innovative Zeolith-Keramiken geben als Latentwärme- und Wasserspeicher bedarfsoptimiert Wärme oder Feuchtigkeit ab und sollen zusätzliche wartungs- und energieintensive Klimatechnik ersetzen. Durch einen Wasserkreislauf auf Basis keramischer Nanofiltrationsmembranen und sog. Advanced Oxidation Processes ließe sich der Ertrag pro Liter verglichen zum aktuellen Stand der Technik verdoppeln. Eine pulsweitenmodulierte Belichtung reduziert deren Energiebedarf um weitere 30 bis 50 %. Ob es den Pflanzen gut geht, wie sie gedeihen und was sie benötigen, sollen verschiedene Sensoren und integrierte optische Verfahren ermitteln. Chemische Sensoren ermitteln die Umgebungsluft und erfassen z. B. CO₂ und O₂-Gehalte. Auf Basis dieser Daten könne sich das System bei Bedarf automatisch selbst nachregeln. Vollständig digitalisiert ließen sich Systeme für den Pflanzenanbau in kontrollierter Umgebung so klein und kompakt bauen, dass sie gut mit gewerblichen, industriellen oder urbanen Infrastrukturen verknüpfbar wären. Die Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz validieren die Forscher*innen von Anwendungsfall zu Anwendungsfall und analysieren die in der Umgebung anfallenden Stoff- und Medienströme: Wie sind die Lichtverhältnisse? Lassen sich regenerative Energiequellen koppeln und Zeiten ohne Wind und Sonne überbrücken? Kann Abwärme aus Serverfarmen eingefangen oder eigener Überschuss an einen nebenstehenden Produktionsbetrieb abgegeben werden?

Seit mehr als 30 Jahren demonstriert das Fraunhofer IKTS das Potenzial keramischer Werkstoffe und entwickelt ganzheitliche Systemlösungen und Dienstleistungen, um spezifische Herausforderungen innerhalb industrieller Prozesse zu lösen.