Vertical Farming: sicherer Anbau von pflanzlichen Lebensmitteln – ohne lange Lieferwege
Es sind große Herausforderungen, vor denen die Lebensmittelindustrie und hier gerade die Landwirtschaft als Produzentin pflanzlicher Nahrungsmittel steht. Obst und Gemüse legen häufig weite Strecken zurück, bis sie schließlich beim Verbraucher landen. Das belastet unser Klima.
Gleichzeitig ist es genau dieser Industriezweig, der den Klimawandel bereits jetzt deutlich zu spüren bekommt: Extremwetterereignisse wie Dürren oder Starkregen sorgen immer häufiger für Ernteausfälle – und damit schlimmstenfalls für lebensbedrohlichen Hunger in einigen Regionen der Erde.
Es wird also höchste Zeit, Alternativen zu finden, mit denen die wachsende Weltbevölkerung langfristig ernährt werden kann. Eine Antwort auf diese Herausforderungen ist Vertical Farming. Auch die Meissner AG leistet hier ihren Beitrag zu einer nachhaltigeren Lebensmittelversorgung und stellt ihr Know-How in diesem Bereich zur Verfügung.
Was versteht man unter „Vertical Farming“?
„Vertical Farming“ bezeichnet den kommerziellen Anbau von Pflanzen, der allerdings vertikal stattfindet. Beim Vertical Farming werden in erster Linie pflanzliche Nahrungsmittel angebaut, etwa Salate, Kräuter und Gemüse.
Während der herkömmliche Anbau in der Landwirtschaft in der Breite stattfindet, also nebeneinander wie auf einem Acker, geht man beim Vertical Farming in die Höhe: Die Pflanzen werden übereinander angebaut, meist in mehreren Etagen.
Das Konzept ist nicht mehr ganz neu: Bereits in den 60er Jahren wurden in Deutschland, Österreich und der Schweiz erste Turmgewächshäuser gebaut. Den Begriff „Vertical Farming“ prägte seit 1999 Professor Dickson Despommier von der Columbia University.
Vor- und Nachteile des Vertical Farming
Wie bereits erwähnt, ist Vertical Farming mit dem fortschreitenden Klimawandel mehr in den Fokus gerückt. Mit Blick auf heutige und zukünftige Herausforderungen bietet der vertikale Anbau von Nahrungsmittelpflanzen zahlreiche Vorteile. Andererseits gibt es wie bei allen relativ jungen Technologien auch Aufgaben, für die Lösungen gefunden werden müssen.
Vorteile: Versorgung der Weltbevölkerung in Zeiten des Klimawandels
Die Weltbevölkerung wächst zwar langsamer, aber immer noch stetig – um etwa 66 Millionen Menschen jedes Jahr. Eine weitere Herausforderung: Weltweit leben immer mehr Menschen in Städten. Allerdings war es in Ballungszentren bisher fast unmöglich, genug pflanzliche Nahrungsmittel für die dortige Bevölkerung anzubauen.
Es gibt noch mehr Zahlen, die uns aufhorchen lassen sollten: 70% des Frischwassers weltweit werden aktuell für die Landwirtschaft benötigt. Gleichzeitig ist in den letzten 40 Jahren ein Drittel des Ackerlands verloren gegangen. Der globale Klimawandel führt immer häufiger zu Extremwetterereignissen wie Dürren oder Starkregen. Dadurch fallen die Ernten insgesamt geringer aus.
Darüber hinaus sind oft lange Lieferketten nötig, um Lebensmittel von den Produktionsstandorten zum Endverbraucher zu bringen. Das sorgt für einen erhöhten CO2-Ausstoß, der wiederum den Klimawandel befeuert.
All diesen Herausforderungen können wir mit Vertical Farming begegnen: Dank des vertikalen Aufbaus können auf relativ wenig Fläche viele Pflanzen angebaut werden, beispielsweise in Hochhäusern. Durch die gezielte Wasserzufuhr wird beim Vertical Farming nur ein Bruchteil der Wassermenge benötigt, die für die konventionelle Landwirtschaft eingesetzt wird. Damit wird der Anbau pflanzlicher Nahrungsmittel auch für die Regionen interessant, in denen es nur wenig Niederschlag gibt.
Innerhalb von PFAL- oder CEA-Systemen sorgen ideale Umwelteinflüsse dafür, dass der Anbau produktiver wird – sogar Geschmack und Inhaltsstoffe lassen sich positiv beeinflussen.
Die Vorteile im Überblick:
- Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung
- bis zu 100% produktiver als traditioneller Ackerbau
- <5% des Wasserverbrauchs
- deutlich geringerer Flächenverbrauch
- weniger Dünger
- keine Pestizide
- Umweltbelastungen werden ausgeschlossen
- keine wetterbedingten Ernteausfälle
- kürzere Lieferketten
- planbare Ernten
Nachteil des Vertical Farming: hoher Energieverbrauch
Die aktuell größte Aufgabe, die mit dem Vertical Farming verbunden ist, ist der erhöhte Energiebedarf. Die Herstellung optimaler Umweltfaktoren in geschlossenen Räumen erfordert selbstverständlich mehr Energie als ein Gewächshaus oder gar der konventionelle Ackerbau.
Aber auch hierfür können Lösungen gefunden und geschaffen werden, beispielsweise durch den gezielten Einsatz regenerativer Energien wie Photovoltaik-Anlagen direkt auf den Dächern von Gebäuden und Containern.
Weitere Nachteile, die wir beim Vertical Farming sehen, sind häufig den Formen und Systemen geschuldet: Teilweise ist der Personalbedarf sehr hoch während es gleichzeitig wenige Automatisierungsmöglichkeiten gibt. Bei einigen Anlagen sind die Abmessungen innerhalb der Systeme, beispielsweise für den Abstand zwischen den einzelnen Regalen, fest vorgegeben und daher unflexibel. Insbesondere bei vertikalen Regalsystemen kommt hinzu, dass sich die Wärme zwischen den einzelnen Ebenen staut und daher die Klimatisierung sehr aufwändig (und damit energie- und kostenintensiv) ist.
OrbiPlant®: Weiterentwicklung des Vertical Farming
Wir von Meissner haben uns im Vorfeld intensiv mit den verschiedenen Formen und Systemen im Vertical Farming beschäftigt, mit ihren Vor- und Nachteilen, und haben uns schließlich für OrbiPlant® entschieden, ein patentiertes System des Fraunhofer Instituts, mit dem wir bereits seit vielen Jahren erfolgreich zusammenarbeiten. Wir haben einige klare Vorteile gesehen.
Deshalb hat sich die Meissner AG eine Lizenz für dieses System gesichert, die Anlage weiterentwickelt und zur Industriereife geführt.
Die Vorteile von OrbiPlant®: der orbitropale Effekt und geringere Kosten
Diese Vertical Farming-Anlage besteht aus einem wellenförmigen Förderbandsystem. Die Pflanzen sind darauf fest fixiert und rotieren ständig. Sie sind so dazu „gezwungen“, sich ständig neu im Raum auszurichten. Das nennt man „orbitropaler Effekt“. Dieser sorgt dafür, dass bestimmte Pflanzenhormone vermehrt ausgeschüttet werden, die wiederum das Blattwachstum steigern. Im Ergebnis bekommen wir so eine höhere Biomasse.
Mittels LED-Technik sorgt OrbiPlant® für eine optimale Beleuchtung. Die Lichtrezeptur wird dabei speziell auf die Bedürfnisse der jeweiligen Pflanze eingestellt.
Nährstoffe werden über ein aeroponisches System (siehe auch: Aeroponic Farming) zugeführt: Die Pflanzenwurzeln werden mit einem Sprühnebel direkt versorgt. Die überschüssige Flüssigkeit tropft dabei ab und wird in den Kreislauf zurückgeführt. Das wiederum sorgt dafür, dass 97,5 Prozent der eingesetzten Wassermenge verwertet werden.
Im Vergleich zu bisherigen Systemen ist unsere Anlage energiesparender, weil die Wärme nach oben steigen kann. So staut sie sich nicht (etwa zwischen Regalböden) und die Klimatisierung ist deutlich weniger aufwendig. Außerdem können Jungpflanzen bodennah ausgesetzt werden, ebenso wie die Ernte bodennah möglich ist.
Im Vergleich zu bisherigen Systemen sind sowohl die Investitionskosten als auch die Produktionskosten deutlich geringer. Das wiederum ist die Basis für nachhaltigen Gewinn.
