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Landwirtschaft der Zukunft – sind kontrollierte Umweltbedingungen eine Lösung?

14. März 2019

Weltweit steigt die Anzahl von Millionenstädten an. Das führt dazu, dass Lebensmittel-Produktion und Lebensmittel-Verbrauch örtlich und mental immer weiter auseinanderrücken. Im Jahre 2050 werden UN-Voraussagen zufolge 80% der dann 9,7 Milliarden Menschen in urbanen Ballungsräumen leben.

Bildquelle: Shutterstock.com Indoor vertical farming
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Der Zuwachs an landwirtschaftlich nutzbaren Anbauflächen für die dann notwendige Nahrungsmittelproduktion wird kaum noch realisierbar sein, vor allem nicht ohne erhebliche Umweltschäden. 

Neben etlichen anderen Ideen rückt daher das Indoor-Farming als Fortentwicklung der Gewächshaustechnologie in den Fokus von Lebensmittelherstellern. Bieten doch diese geschlossenen Gewächshäuser mit reproduzierbaren Wachstumsbedingungen zahlreiche Vorteile für die Versorgung der Bevölkerung. Denn damit ist die Produktion gesunder, natürlicher und nachhaltig produzierter Lebensmittel in Ortsnähe zu den Verbrauchern in Großstädten möglich. 

Gut geführte kommerzielle Gewächshäuser produzieren bereits heute im Gegensatz zum Freilandanbau etwa die 10-fachen Erntemenge pro Flächeneinheit. Und diese Schätzung berücksichtigt nicht, dass Indoor-Farming auch in geografischen Breiten Lebensmittelpro-duktion möglich macht, die keinen Freiland-Anbau zulassen.

Doch die Schaffung einer kontrollierten Umgebung erfordert einen recht hohen Initial-Invest. Verglichen mit heute noch üblichen „halboffenen“ Gewächshäusern aus Poly-Folien muss erheblich mehr in Infrastruktur und Technik investiert werden. Denn von der Wasserversorgung über die Klimatisierung und Heizung bis zur Beleuchtung gibt es sehr viele pflanzenspezifische Parameter zu beachten. Auch die Vermeidung von Ungezieferbefall oder Krankheiten ist eminent wichtig und erfordert Zusatzmaßnahmen. 

Bildquelle: Shutterstock.com Saatgut
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Im Freilandanbau stehen Licht, Wärme, Boden und Wasser als Ressource weitgehend kostenlos zur Verfügung. Die künstliche Umgebung dagegen verbraucht nicht unerhebliche Mengen an Energie für Beleuchtung und Umweltkontrolle. Sie verschlechtert die Ertragslage von Indoor Farmen merklich. Dennoch kann Indoor-Farming langfristig sehr wirtschaftlich sein, denn es gibt etliche Vorteile:

  • Das eingesetzte Wasser kann größtenteils zurückgewonnen werden (>80%). Die Ressource Wasser wird geschont.
  • Man kann mit moderner LED-Technik energieeffizient pflanzenoptimierte Lichtspektren erzeugen. Es wird dabei vor allem nur pflanzenfreundliches-(PAR)-Licht erzeugt ohne „Streuverluste“. Selbst das Nachbilden einer Tageslichtkurve ist damit möglich.
  • Durch Anreicherung der Atmosphäre mit CO2 kann in geschlossenen Gewächshäu-sern der Ertrag merklich gesteigert werden (funktioniert z.B. in der Nähe von Primärenergie-Kraftwerken als CO2 Senke).
  • Deutlich geringere Gefahr von Ungeziefer, Unkräuter oder Krankheiten, daher deutlich weniger oder kein Einsatz von "Chemie".
  • Optimierung der Pflanzen nicht auf "Umweltresistenz (Klima, Schädlinge, Krankhei-ten)", sondern auf Geschmack und Nährstoffgehalt.
  • Mit künstlicher Beleuchtung kann das ganze Jahr über produziert werden. Dadurch sind erheblich häufigere Ernte möglich wie bei der traditionellen Landwirtschaft im Freien.
  • Höhere Ausbringmenge pro Fläche, beim vertical farming sogar ein Vielfaches.
  • Die Transportkosten zum Verbraucher können deutlich reduziert werden (theoretisch kann in der Stadt produziert werden, in der die Güter auch verbraucht werden).
  • Weniger Verluste auf dem (kürzeren) Transportweg und durch Überschuss an Ware in den Verkaufszentren.
  • Keine wetterbedingten Ernteausfälle, optimierte Umweltbedingungen für die Pflanzen.
  • Verringerung des Treibhauseffektes durch die kurzen Lieferwege (z.B. Kraftstoffein-sparung bei den Transportmitteln).
  • Die Produktion wird planbar. Die Ergebnisse sind nicht vom jahreszeitlichen Wetter abhängig. Die richtige Menge zum richtigen Zeitpunkt. Das reduziert zusätzlich erheblich den Abfall durch die sonst übliche Überproduktion zum Ausgleich von Ernteausfällen.
  • Der Flächenverlust für die Natur (Flora und Fauna) wird im Gegensatz zum Freilandanbau stark reduziert und fördert so eine natürliche, biodiverse Umwelt. 

Indoor-Farming ermöglicht auf ressourcensparende Weise die Produktion von gesunden, gehaltvollen und natürlichen Lebensmitteln für eine steigende Bevölkerung. Durch die weitgehende Kontrolle der Umweltparameter wird Menge und Qualität planbar.

Dieses Konzept wird zukünftig durch weitere Optimierungen wie Hydroponische oder aeroponische Anbauweise (sehr wenig Wasserverbrauch) und vernetzte Nutzung von z.B. organischem Abfall (Stichwort Biogasgewinnung aus Pflanzenabfällen zur Stromerzeugung für die künstliche Beleuchtung) noch verbessert werden. Erste kreislauforientierte Ansätze gibt es bereits seit mindestens zwei Dekaden. Mehrere Forschungsprojekte wurden im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhundert initiiert (z.B. an der Universität für Life Science in Wageningen/Niederlande). 

Vor allem Firmen aus den Niederlanden haben den Anbau in festen, dauerhaft aufgestellten Gewächshäusern perfektioniert (knapp 5000 Hektar Anbaufläche Ende 2017). Optimale Lichtnutzung, ausgeklügelte Produktionstechnik und weitgehend automatisierte Betriebsführung reduzieren die Kosten für diese horizontalen Treibhäuser. So schaffen es Gemüse-, Salat- und Ostbauern trotz erheblicher Anfangskosten ökologisch und ökonomisch gegenüber dem Freilandanbau zu punkten. Die Niederlande sind heute nach den USA der weltweit größte Agrarprodukte-Exporteur.

Bildquelle: Shutterstock.com Kassen
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Vertical Farming – die horizontale Landwirtschaft auf die Kante gestellt

Eine weitere Optimierung der Flächennutzung stellt das „Vertical Farming“ dar. Im Grunde genommen wird bei dieser Idee die Anbaufläche um 90 Grad in die Senkrechte gekippt. Seit einigen Jahren realisieren Unternehmen wie VertiCrop (http://verticrop.com/) oder Aerofarms (https://aerofarms.com/technology/) erste kommerzielle Indoor-Vertical-Gewächshäuser. Sie beweisen damit, dass die Idee funktioniert, Lebensmittelproduktion und urbanen Verbraucher wieder sehr nahe zusammen rücken zu können. Denn Indoor-Vertical-Farming kann im Prinzip in jeder Industriehalle, auf Parkhäusern oder in leerstehenden Hochhäusern realisiert werden. Die vollständige Umweltkontrolle erlaubt die industrialisierte Produktion nährstoffreicher und geschmackvoller Pflanzen in wiederholbarer Qualität direkt am Ort des Verbrauchs.

Selbst der Bruder von Elon Musk, dem bekannten Gründer von Amazon, Space X oder Tesla, hat die zukünftigen Chancen dieser sehr kompakten Anbauform erkannt. Kimbal Musk hat zusammen mit Tobias Pegg „Square Roots“ gegründet. In großen Schiffscontainern sind komplette vertikale Minigewächshäuser untergebracht, in denen junge Agrarpioniere diese neue Anbauform studieren und perfektionieren können. Square Roots verwendet dabei Technik, die von Freightfarms (https://www.freightfarms.com/) entwickelt wurde. Das Ziel ist, Großstädten beizubringen, „sich selbst zu ernähren“. 

Fast 40 Städte weltweit konzentrieren mehr als 10 Millionen Menschen auf engem Raum. Spitzenreiter Tokio bringt es auf fast 40 Millionen Einwohner im Ballungszentrum. Die Versorgung so vieler Menschen auf engstem Raum erfordert täglich Zigtausende von LKW-Ladungen unterschiedlichster Lebensmittel. Einen Teil dieses Transportaufkommens könnte urbane Landwirtschaft mit ihrer Kreislaufwirtschaft vermeiden und damit zur Reduktion der Klimaerwärmung beitragen.

Fazit

Noch sind die Preise für Gemüse, Salate und Früchte wie Erdbeeren aus der Freilandferti-gung häufig niedriger als aus der Indoor-Farming Produktion. Auch kann bei weitem nicht jede Nutzpflanze (z.B. Getreide) im Indoor-Farming Verfahren angebaut werden. Aber große Unternehmen zum Beispiel aus der Beleuchtungsbranche haben bereits For-schungszentren etabliert. Sie stehen mit fertigen Lösungen für Indoor-Farming in den Startlöchern. Auch etliche Unternehmen aus dem Bereich der Gewächshauskonstruktion beobachten aufmerksam die weitere Entwicklung in diesem Bereich. Denn mit weiterhin wachsender Bevölkerung werden Ressourcen wie Land und Wasser zunehmend zum Engpass. Spätestens dann werden auch Produkte aus Indoor-Farming und Vertical Farming konkurrenzfähig sein und ihren Beitrag zur Ernährung der Weltbevölkerung leisten.

Quelle/Autor: Gerald Friederici (info@gerald-friederici.de)

Veröffentlichungsdatum: 14.03.2019

Schlagwörter

Indoor-farming, Vertical-Farming, Landwirtschaft, Zukunft, kontrollierte, Umweltbedingungen, Lösung