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Die Zukunftstechnologie: "Vertical Farming"


Viele haben im Laufe der letzten Jahre schon einmal von diesem ominösen „Vertical Farming“ gehört. Manche halten es für die Zukunft der Landwirtschaft. Andere hingegen sehen darin nur eine große Geldverschwendung und unnütze Spielerei. Wieder andere meinen, dass dies der Schlüssel zur Ernährung der gesamten Weltbevölkerung sein wird.

Aber was genau ist dieses „Vertical Farming“ und wieso liegt es so im Trend?

Was ist „Vertical Farming?“

 

Allgemein ist „Vertical Farming“ eine Zukunftstechnologie, die die Landwirtschaft zurück in die Städte bringen möchte. Die urbane Landwirtschaft soll beispielsweise in riesigen Hochhäusern stattfinden, wo diverses Gemüse und Obst angebaut wird. Diese beinhalten ein geschlossenes Kreislaufsystem, sodass auch genau das bereitgestellt wird, was verbraucht wird und man die Verschwendung von Ressourcen maximal minimieren kann.

Die Idee dazu kam dem Biologen Dickson Despommier um das Jahr 2000. In einem Seminar mit Studenten, wo sie sich fragten, was die größten Probleme der Zukunft sein würden und wie man diesen begegnen könnte, kamen sie auf die Idee.

Hintergrund ist der, dass die Folgen des Klimawandels auch die Landwirtschaft stark betreffen werden. Schon heute verursachen Erosion und andere Faktoren immer stärkere Schäden an gewöhnlichen Ackerflächen, bis diese letztlich unbrauchbar werden. Auch zieht es die Menschen in die Städte. Die Landflucht wird weiter andauern und das Bevölkerungswachstum allen Prognosen nach ebenfalls ansteigen. Daraus zog Despommier den Schluss, dass wir die Landwirtschaft neu denken müssten. Wenn Ackerflächen verschwinden und die Städte immer größer werden, dann sah er nur einen Ausweg: Die Felder müssen in die Städte, zu den Menschen, die von den Produkten letztlich leben. Auch der Welt-Agrarbericht der vereinten Nationen bestätigt die Idee, denn die heutige Fläche an Ackerland kann die Menschheit auf lange Sicht nicht ernähren. Dafür benötigte man eine Landfläche so groß wie ganz Südamerika und das sei kaum machbar.

Deshalb war für den emeritierten Professor die Situation schnell klar: „Vertical Farming“ ist der Schlüssel, um die Menschheit auch in Zukunft stabil ernähren zu können.

 

Wie funktioniert es?

 

Doch wie genau funktioniert es? Was sind die Funktionsweisen und Methoden?

Schaut man sich in der heutigen, konventionellen Landwirtschaft um, sieht man altbekannte normale Äcker. Setzling reiht sich an Setzling auf einer meist Quadratkilometer großen, bearbeiteten Fläche.

Beim „Vertical Farming“ ist das anders. Hier wird der gesamte Raum genutzt. Beete mit den wachsenden Nutzpflanzen können nebeneinander, aber auch übereinander gestapelt werden. Somit wird der gesamte Raum für den Anbau verwendet und nicht nur die Ebene.

Weiterhin wird Erde für solche Anlagen nicht benötigt, bzw. sie würde der Technologie sogar im Wege stehen. Würde man die Anbaukästen mit Erde füllen, dann wären ganze Wolkenkratzer, in denen „Vertical Farming“ betrieben wird, schlicht zu schwer. Die Statik würde dem Projekt ruck zuck den Gar ausmachen. Deswegen verwendet man hauptsächlich Hydrokulturen. Ein Kohlkopf beispielsweise steckt dann mit seinen Wurzeln nicht in der Erde, sondern diese hängen frei herunter. Sie werden regelmäßig mit einer Wasser- und Nährstofflösung besprüht, was zahlreiche Vorteile bietet, aber dazu später mehr.

Da es sich bei dieser Art von Landwirtschaft um eine hochtechnologisierte handelt, sind natürlich auch zahlreiche Sensoren im Einsatz. Sie sammeln rund um die Uhr permanent Daten, wie etwa solche zur Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung und dem Wachstumsfortschritt der Pflanzen. Dadurch können die Bedingungen für eine einzelne Pflanze jederzeit angepasst werden und ermöglichen somit das optimale Wachstum.

Durch die Verwendung von künstlichem Licht, welches meist aus energieeffizienten LEDs stammt, kann die Pflanze auch exakt das Lichtspektrum erhalten, das sie benötigt. Meist handelt es sich dabei dann um rotes, blaues oder ultraviolettes Licht.

Auch können „Vertical Farming“-Anlagen vollständig mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Baut man etwa ein Hochhaus, so können Solarpaneele auf dem Dach und an den Seitenwänden des Gebäudes genug Strom erzeugen, um das ganze System mit umweltfreundlicher Energie zu versorgen. Auch das Wasser könnten die Anlagen, aufgrund des geringen Eigenverbrauchs, selbst herstellen, indem sie beispielsweise Techniken nutzen, die schon heute Trinkwasser aus der Umgebungsluft ziehen.

Der Traum dahinter: In hoffentlich naher Zukunft soll es Stadtbewohnern möglich sein in einen Supermarkt zu gehen, über dem eine solche „Vertical Farming“-Anlage gebaut wurde. Der Verbraucher soll damit sein Gemüse quasi direkt vom Feld erhalten und somit auch nur das kaufen und essen, was er wirklich verbraucht. Frischer kann man Lebensmittel in Großstädten kaum bekommen.

 

Konkurrenz zur konventionellen Landwirtschaft?

 

Aber ist das keine Konkurrenz zur konventionellen Landwirtschaft?

Wenn die Erträge höher und die Kosten gedeckt werden können - warum sollte der Kunde dann noch bei gewöhnlichen Landwirten kaufen wollen?

Nein, das wäre zu kurz gedacht. „Vertical Farming“ ist eine Ergänzung zur heutigen Landwirtschaft und hilft dabei, diese vom Produktionsdruck zu entlasten. Sie stellt aber definitiv keinen kompletten Ersatz dessen dar. Selbst der Erfinder Despommier sieht die Technologie eher als Ergänzung, kaum aber als ernsthafte Konkurrenz. Im Gegenteil: Er meint sogar, dass es für Landwirte Vorteile hätte, solch ein System selbst in Großstädten zu betreiben. Zum einen lässt sich dadurch das Image des „einfältigen Bauern“ aufbessern, zum anderen kann dadurch auch in Großstädten ein engerer Kontakt zum Kunden entstehen, der für beide Seiten profitabel wäre. Weiter eignen sich nicht alle Lebensmittel für den Innenanbau. Gemüse, Obst und andere Nutzpflanzen wachsen in solch kontrollierten Bedingungen nach ersten Versuchen wunderbar, es wäre aber beispielsweise kaum ökonomisch Getreide im Innenanbau zu kultivieren. Deswegen ist „Vertical Farming“ auch keine wirkliche Konkurrenz zur konventionellen Landwirtschaft, sondern eher ein Weg genau diese neu zu denken.

 

Die Vorteile

 

Wenn es schon so angepriesen wird, dann müssen die Vorteile dieser Anbaumethode ja gigantisch sein. Und tatsächlich: Das „Vertical Farming“ hat Einiges zu bieten.

Durch den ortsnahen Anbau entfällt in nahezu allen Fällen ein weiter Transport der Waren. Das spart ordentlich Co2 und Energie ein und mindert weiter den ökologischen Fußabdruck, den die Technologie setzt.

Auch sind Schädlinge oder Krankheiten für die Pflanzen in den kontrollierten Bedingungen keine Gefahr, weswegen es zum einen nochmal einen Ernteanstieg gibt, aber auch der Einsatz von Pestiziden auf nahezu null reduziert werden dürfte. Das schont nicht nur die Umwelt, sondern auch die Gesundheit der Verbraucher.

Verwendet wird meist „Aeroponik“. Hierbei schweben die Wurzeln, wie oben bereits kurz angesprochen, meist an der frischen Luft und werden mit einer wässrigen Nährstofflösung besprüht. Dadurch wird der Sauerstoffgehalt im Wurzelsystem der Pflanze verbessert, was nachgewiesenermaßen für eine bessere Nährstoffaufnahme an sich, als auch für einen höheren Gehalt von beispielsweise Vitaminen im Endprodukt selbst sorgte. Natürlich wird bei dieser Methode auch weniger Wasser verbraucht: Bis zu 90 % Wassernutzung lassen sich mittels dieser Methode, im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft, einsparen.

In den geschlossenen Systemen des „Vertical Farmings“ wird auch die dortige Atmosphäre ständig überwacht und kontrolliert. Die Pflanzen können aktiv mit konzentriertem Kohlenstoffdioxid begast werden, dass zum Beispiel vorher aus der Umgebungsluft gewonnen wurde. Dadurch ließe sich zum einen das Treibhausgas aus der Atmosphäre ziehen und direkt sinnvoll nutzen, zum anderen erhöht auch dies nochmal das Wachstum und letztlich auch den Ernteertrag.

Auch die bereits angesprochene Kontrolle des Lichts sorgt für ein schnelleres Wachstum, erneute Ernteertragssteigerungen und auch hier zeigen Forschungen, dass solches Gemüse beispielsweise einen höheren Gehalt an wichtigen Vitaminen aufweist.

 

Die wichtigsten Vorteile noch einmal übersichtlich dargestellt:

 

  • Ernten sind das ganze Jahr über durchgängig möglich
  • Das System lässt sich weltweit, an jedem klimatischen Standort, anwenden
  • Die Produktion kann im Vergleich zur herkömmlichen Landwirtschaft rasant beschleunigt werden
  • Ernteausfälle sind selten, können auch dank der Echtzeitüberwachung völlig vermieden werden
  • Der Transport der Lebensmittel entfiele, was enorme Mengen an CO2 einsparen würde
  • Dank der kontrollierten Bedingungen müssten Pflanzenschutzmittel kaum angewendet werden
  • Es wird Kohlenstoffdioxid verbraucht, während Sauerstoff produziert und zurück in die Atmosphäre entlassen werden könnte

 

Wo wird es bereits durchgeführt?

 

Da es die Idee dieser Zukunftstechnologie schon seit der 2000er gibt, stellt sich natürlich die Frage, wo das „Vertical Farming“ denn schon heute zum Einsatz kommt und wie es genutzt wird.

Hauptsächlich werden dafür momentan in Großstädten Schiffscontainer oder alte Lagerhallen verwendet. Der bereits erwähnte Wolkenkratzer zum Gemüseanbau wurde noch nicht gebaut, aber von Architekten bereits entworfen.

Auch prominente Unterstützer hat die Technologie bereits gefunden: Kimbal Musk, der Bruder des SpaceX und Tesla Gründers Elon Musk, ist in das Geschäft eingestiegen und lässt alte Schiffscontainer in Brooklyn, New York, zu kleinen „Vertical Farms“ umrüsten. Dies dient momentan aber noch der Entwicklung und dem Ausbau der Technologie, es geht noch nicht um die Wirtschaftlichkeit dessen.

Japan entpuppte sich in den letzten Jahren als Eldorado für das „Vertical Farming“. Aufgrund des Reaktorunglücks von Fukushima im Jahr 2011 haben viele Einwohner Japans Angst davor Obst und Gemüse aus der konventionellen Landwirtschaft zu kaufen. Sie fürchten, es könnte radioaktiv verstrahlt worden sein. Deswegen fördert auch die Regierung die Technologie im großen Stil und die Bewohner nutzen das Angebot auch rege. Dort gibt es bereits Modelle, die sich wirtschaftlich tragen.

In London wurde auch ein alter Weltkriegsbunker, der unterirdisch quer durch die ganze Stadt verläuft, ebenfalls für das „Vertical Farming“ ausgebaut. Die dortige Firma plant ab Beginn 2019 schwarze Zahlen zu schreiben und scheint im Moment auch auf einem guten Weg zu sein, denn ihre Produkte werden stetig nachgefragt.

Doch da es sich bei der Technologie um geschlossene Systeme handelt, ist sie nicht nur für den Einsatz in Großstädten und Mega-Citys interessant. Auch der DLR entwickelte mit seiner Forschungsgruppe EDEN Konzepte, um den Anbau von Obst und Gemüse in geschlossenen und autarken Systemen, etwa auf der ISS (wo im Moment auch ein Feldversuch läuft) oder später für die Nahrungsmittelversorgung auf dem Mond oder dem Mars, zu erproben. Erste Ergebnisse sind bereits vielversprechend.

Die Technologie wird also lang und breit erprobt und es dürfte auch nicht mehr lange dauern, bis sie in immer mehr Großstädten zu finden sein wird.

 

Auch in Deutschland?

 

Auch in Deutschland gibt es erste Versuche, beispielsweise in Berlin. Investoren glauben jedenfalls an die Technologie der zukünftigen Lebensmittelproduktion und unterstützen das berliner Unternehmen Infarm mit insgesamt etwa 20 Millionen Euro in der zweiten Finanzierungsrunde. Das Unternehmen hat auch ehrgeizige Pläne: Bis Mitte 2019 wollen sie in ganz Europa insgesamt 1000 „Vertical Farmen“ betreiben.


Doch ganz so positiv sehen nicht alle diese Technologie bei uns zulande. Der Trendforscher Kamuran Sezer vom futureorg-Institute ist eher kritisch was den Einsatz in Deutschland betrifft. Die geringe Bevölkerungsdichte in unseren Großstädten, unsere im Vergleich fortschrittlichen Agrarstrukturen und unsere geografisch flache Beschaffenheit sorgen dafür, dass die konventionelle Landwirtschaft in Deutschland noch eine ganze Zeit vorteilhafter sein dürfte. Aber er sieht auch eine Alternative: Das Urban-Gardening. Dabei werden städtische Flächen, die meist mit großen Büschen bepflanzt werden, ebenfalls für den privaten Anbau von Obst und Gemüse freigegeben.

 

Die Technologie wirkt vielversprechend und konnte sich auch in vielen Ländern dieser Welt bereits bewähren. Sie macht allerdings nur Sinn, wenn der verwendete Strom tatsächlich zu 100 % aus erneuerbaren Energiequellen stammt und die versprochenen Effizienzsteigerungen auch tatsächlich eingehalten werden können. Doch sollten diese kleinen Hürden genommen werden, dann ist es sicherlich nur noch eine Frage der Zeit, bis wir in jeder größeren Stadt auf der Welt riesige Wolkenkratzer finden, in denen Obst und Gemüse friedlich und kontrolliert wachsen.

 


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