Ernten aus High-tech-Regalen

Die
Senkrechtstarter

Vertical Farming
Vertical Farming
Die Bevölkerung in den Städten wächst und das Ackerland schrumpft, aber das Konzept der vertikalen Landwirtschaft bietet die Möglichkeit, in urbanen Regionen frisches Obst und Gemüse vor Ort zu produzieren.

In München öffnet der 27-jährige Firmenchef Maximilian Lössl einen Kasten, der auf den ersten Blick aussieht, wie ein kleiner Kühlschrank aus Edelstahl. Doch innen fließt Wasser über aufeinander gestapelte Gefäße und hochenergetisches Licht aus LED-Leuchten bestrahlt keimende Pflanzen wie Dill und Basilikum. Die Keimlinge verströmen einen ganz besonderen Duft frischer Pflanzen. Das High-tech-Gerät erlaubt den Anbau von Gemüse und Kräutern in der heimischen Küche – unterstützt durch eine Smartphone-App. Lössls Firma agrilution hat den Apparat erfunden. Sie gehört zu den führenden Unternehmen im Bereich vertikale Landwirtschaft.

Unter vertikaler Landwirtschaft verstehen Fachleute den Anbau von Pflanzen in Regalen oder auf schrägen Flächen, die zum Teil in bereits bestehende Strukturen wie Häuser oder Dächer integriert sind. Sie erlaubt Landwirtschaft in Städten und Ballungszentren, in denen es ansonsten kaum Ackerland gibt. Weil die Weltbevölkerung nach Expertenschätzungen bis zum Jahr 2050 auf über neun Milliarden Menschen anwachsen wird – und besonders Ballungsgebiete sich vergrößern werden – sind nachhaltige Ergänzungen der bisherigen Landwirtschaft gefragt. Das Konzept der vertikalen Landwirtschaft kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten.

Die Revolutionäre aus München

Benutzerfreundliche Geräte, die auf visionären Konzepten basieren, sind das Ziel von agrilution–Mitgründer Lössl. Er will in seinem Unternehmen Technologien anbieten, die die Nahrungsmittelindustrie von Grund auf verändern könnten. „Der Name agrilution vereint die Worte agriculture und revolution. Wir möchten ein Bewusstsein für gesunde Nahrungsmittel schaffen“, erklärt Lössl. Er fügt hinzu, dass das agrilution-Konzept zwar nicht die Probleme der globalen Nahrungsmittelversorgung lösen, aber zumindest einen Beitrag dazu leisten könne, die Produktion gesunder und nachhaltiger Lebensmittel zu unterstützen. „Unsere Methode verbraucht bis zu 95 Prozent weniger Wasser und bis zu 60 Prozent weniger Düngemittel als die konventionelle Landwirtschaft“, erklärt Lössl.

Das Münchner Startup baut kleine Gewächse – sogenannte Microgreens – an, darunter Koriander, Petersilie, Schnittlauch, verschiedene Salate und Kräuter. Diese Pflanzen sind kalorienarm und nährstoffreich: „Unsere Keimlinge haben einen bis zu 30 mal höheren Nährstoffgehalt als ausgewachsene Pflanzen“, erklärt Lössl.

Kunden sollen diese Pflanzen zuhause in den sogenannten plantCubes künftig selbst anbauen können. Im Inneren der Geräte kommen LED-Lichter zum Einsatz. „Auf diese Weise produzieren die Pflanzen mehr Biomasse, wachsen schneller und haben außerdem einen höheren Nährstoffgehalt“, sagt Lössl. Das System nutzt eine Hydrokultur-Methode: Pflanzen wachsen nicht auf der Erde, sondern auf Schwämmen, Sand oder Flüssigkeit. Somit liegt in plantCubes ein in sich geschlossener Wasserkreislauf vor.

Maximilian Lössl, CEO und Mitbegründer von agrilution

Der Name unseres Unternehmens, agrilution, vereint die Worte agriculture und revolution. Wir möchten ein Bewusstsein für gesunde Nahrungsmittel schaffen.

Maximilian Lössl, CEO und Mitbegründer von agrilution
95%

Die agrilution-Methode verbraucht bis zu 95 Prozent weniger Wasser als traditionelle Landwirtschaft.

Als Mitbegründer der gemeinnützigen Vereinigung Association for Vertical Farming hat Lössl viel Erfahrung auf dem Gebiet der vertikalen Landwirtschaft. Er prophezeit, dass „dieses neue Konzept in den nächsten zehn Jahren in dichtbesiedelten Städten nicht mehr wegzudenken ist. Die Möglichkeit, das ganze Jahr über frisches Obst und Gemüse zu produzieren kann nicht nur regional, sondern sogar global zu mehr Stabilität führen.“ Lössl ist sich sicher, dass das sogenannte Controlled Environment Agriculture (CEA) – der Anbau von Nutzpflanzen in geschlossenen Systemen unter stabilen Umweltbedingungen – gepaart mit anderen neuen Technologien und LED-Beleuchtung, zu einer immer stärkeren Verbreitung vertikaler Farmen führt.

Obstplantagen über der Orchard Road

Singapurs Orchard Road war im 19. Jahrhundert von üppigen Obstplantagen umringt. Heute ist davon nicht mehr viel zu sehen, aber ein wenig Grün kehrt langsam zurück. Auf dem Dach des Scape Buildings, einem Hochhaus an der Orchard Road, stapeln sich acht Etagen mit Setzkästen, in denen Pflanzen und Setzlinge gedeihen. Comcrop ist Singapurs erste kommerzielle Dachfarm und Niyati Gupta leitet das Unternehmen. Bis zu 90 Prozent der Nahrungsmittel in Singapur müssen importiert werden. Sie erklärt: „Wir haben nicht sehr viel nutzbare Ackerfläche in Singapur. Unsere Vision war es, ein widerstandsfähiges lokales Ökosystem zu erschaffen“.

Comcrop arbeitet mit zwei verschiedenen Hydrokultur-Systemen, dem hydroponischen und dem aquaponischen. Das aquaponische System ist ein Kreislauf aus Hydrokultur-Pflanzen und Fischen in einer Aquafarm. Was die Fische ausscheiden, wird in Form von Nitraten als Dünger für die Pflanzen verwendet. Der Abfall der Pflanzen hingegen wird wiederum als Fischfutter genutzt. Die Fischtanks voller Tilapias und die Pflanzen „bilden so ein eigenes Mikro-Ökosystem“, sagt Gupta. Das andere System mit dem Comcrop die Dächer von Singapur begrünt und Nahrungsmittel lokal erzeugt ist eine rein hydroponische Farm, bei der das Unternehmen die Pflanzen nicht mit Fischkot füttert, sondern direkt düngt. In den hohen senkrechten Regalen der vertikalen Farm wachsen die gekeimten Samen auf Schwämmen. Jedes Regal besteht aus acht bis zehn abgeschrägten, übereinander angeordneten Reihen. In Rohren zirkuliert Wasser durch das gesamte System. Sonnenkollektoren treiben die Wasserpumpen an. „Das System ist weder hochtechnisch, noch kompliziert“, sagt Gupta.

Die größte vertikale Farm der Welt

Seit September 2016 ist AeroFarms in Newark, New Jersey die größte Indoor-Vertical-Farm: Entstanden auf 6.410 Quadratmeter in einer ehemaligen Stahlfabrik löst sie den bisherigen Rekordhalter in Japan ab. In einer umgebauten Fabrik werden dort auf 2.300 Quadratmetern jeden Tag rund 10.000 Kopfsalate geerntet. Schätzungen zufolge entspricht dieser Wert dem Hundertfachen der Ernte, die auf derselben Fläche einer horizontal angelegten Farm gewonnen werden kann.
Quellen: weburbanist.com, MIRAI, CO. LTD, CNN

Comcrop hat sich darauf spezialisiert, regionale Absatzmärkte zu beliefern. Diese sind immer auf der Suche nach Gemüse, das eine höhere Qualität als Importware aufweist, da es nicht so weit transportiert und nicht so lange gelagert werden muss. Schon bald wird Comcrop ein weiteres Dachgewächshaus ganz in der Nähe eröffnen, das sich ausschließlich auf grünes Blattgemüse spezialisieren wird. Für Comcrop ist es förderlich, dass Singapurs Regierung vor kurzem neue Umweltverordnungen erlassen hat. Diese besagen zum Beispiel, dass Dächer verstärkt begrünt werden sollen. Somit ist auch das öffentliche Interesse an der vertikalen Landwirtschaft gewachsen. Gupta ist optimistisch: „Wir würden gern ein ganzes Netzwerk an Farmen besitzen und betreiben. Die Menschen wissen nicht, dass alle möglichen Flächen in einer Stadt landwirtschaftlich genutzt werden können – sogar Tunnel und Parkplätze. Es gibt viele noch ungenutzte Orte in den Städten“.

„Es gibt aber auch Einschränkungen“, bemerkt Gupta. „Mit der Hydrokulturtechnik kann man zum Beispiel kein Getreide oder Bäume wie Zitronen oder Avocados anbauen“. Blattgemüse sowie Tomaten und Gurken hingegen sind sehr gut für diese Methode geeignet. „Insgesamt ist die vertikale Landwirtschaft ein wichtiger Teil der Lebensmittelproduktion“, findet Gupta. „Die traditionellen Lebensmittellieferanten Singapurs – China, Thailand und Malaysia – sind wohlhabender geworden“, erklärt sie. „Und diese Länder müssen ihre eigene Bevölkerung ernähren. Daher müssen wir einfach nach lokalen Lösungen suchen“.

Über den Dächern von Singapur

Als Jack Ng, ein Ingenieur und Geschäftsmann aus Singapur, im Jahr 2009 seine Altersteilzeit antrat, wurde ihm immer mehr bewusst, wie sehr seine Heimatstadt auf den Import von Lebensmitteln angewiesen war. „Beim Wasser hat Singapur es geschafft unabhängig zu werden, aber nicht bei den Lebensmitteln. Und ich habe es mir zur Aufgabe gemacht, dies zu ändern.“ Ein erster Prototyp des Sky Greens Vertical Farming System wurde 2010 mit der Unterstützung des Singapur Agri-Food & Veterinary Authority (AVA) fertiggestellt. Mittlerweile ist Sky Greens seit vier Jahren in Betrieb.

Das Sky Greens System nutzt Erde für die Pflanzen, es kann aber auch für Hydrokulturen angepasst werden. Sky Greens erinnert an ein Riesenrad, allerdings rotiert das neun Meter hohe Rad sehr viel langsamer und braucht 16 Stunden für eine Umdrehung. Schalen mit Gemüsepflanzen bewegen sich nach unten, um genügend Wasser aufzusaugen. Dann wandern sie nach oben – der Sonne entgegen. Insgesamt benötigt jeder Turm nur rund 40 Watt Energie – etwa soviel wie eine einzelne Glühbirne.

Bisher hat Sky Greens es geschafft, „alles zu ziehen, was in Töpfe gepflanzt werden kann“, erklärt Ng. Die Mehrzahl der Pflanzen sind beliebte asiatische Blattgemüsearten und Grünkohl – und Sky Greens produziert die zehnfache Menge von dem, was eine traditionelle Farm in derselben Größe herstellen könnte.

Ng ist Ingenieur und Geschäftsmann und schätzt die Dinge analytisch ein: „Die vertikale Landwirtschaft kann helfen, Probleme zu lösen, die durch eine stärkere Urbanisierung entstehen werden. Dazu gehört die Überbeanspruchung landwirtschaftlich genutzter Flächen“. Das Unternehmen wächst weiter: Projekte in Thailand und China wurden gerade fertiggestellt und Sky Greens prüft auch Möglichkeiten in Malaysia und sogar weltweit.

Für Ng ist Sky Greens vergleichbar mit einem Großbauprojekt: „Für Hydrokulturen, die im Bereich der vertikalen Landwirtschaft sehr verbreitet sind, gibt es immer neue automatisierte Prozesse, wie eine kontrollierte Nährstoffmischung. Allerdings müssen wir abwägen, ob es von der Kostenseite her sinnvoll ist, wenn wir bestimmte Nutzpflanzen für verschiedene Märkte anbauen.“ Einen Moment lang hält Ng nachdenklich inne. „Vertikale Landwirtschaft muss als Geschäft an sich sinnvoll sein und gleichzeitig die Umwelt schonen. Daher nutzen wir verschiedene Technologien für Gewächshäuser und entwickeln laufend neue Lösungen für die nachhaltige Produktion von Lebensmitteln.“

Jack Ng, Ingenieur und Geschäftsmann aus Singapur, Erfinder und Gründer von Sky Greens

Beim Wasser hat Singapur es geschafft unabhängig zu werden, aber nicht bei den Lebensmitteln. Und ich habe es mir zur Aufgabe gemacht, dies zu ändern.

Jack Ng, Ingenieur und Geschäftsmann aus Singapur, Erfinder und Gründer von Sky Greens

Gartenbau dem Himmel nahe

Volkmar Keuter leitet das Vertical Farming-Projekt inFARMING des Fraunhofer-Instituts UMSICHT in Oberhausen
Volkmar Keuter leitet das Vertical Farming-Projekt inFARMING des Fraunhofer-Instituts UMSICHT in Oberhausen
Volkmar Keuter leitet das Vertical Farming-Projekt inFARMING des Fraunhofer-Instituts UMSICHT in Oberhausen. Im Herzen des Ruhrgebiets entwickelt inFARMING High-Tech-Hydrokultur-Systeme, die in neue und bereits bestehende Gebäude integriert werden können. Farming`s Future sprach mit Keuter über die Welt der vertikalen Landwirtschaft.

Wie sehen die neuesten Ideen im Bereich der vertikalen Landwirtschaft aus?
Beim Vertical Farming schauen wir uns vor allem die kontrollierenden Umweltfaktoren innerhalb der Systeme an. Dies sind zum Beispiel Wasser, Licht und Klimatisierung. Ob auf der Mikro- oder der Makroebene, drinnen oder draußen auf einem Dach – bei Gewächshäusern in denen vertikale Landwirtschaft betrieben wird, kann das Licht durch LEDs verstärkt werden.

Sie leiten als Projektmanager ein Vertical Farming-Projekt des Fraunhofer-Instituts UMSICHT. Haben Sie spezielle Erfahrungen im Agrarbereich gemacht, die Sie zu diesem Projekt geführt haben?
Ich bin Prozessingenieur. Ich habe vor allem an Wasser- und Abwasserbehandlungs-Prozessen gearbeitet, daher passt es ganz gut, dass ich mich jetzt mit Hydrokultur-Systemen beschäftige. Im ersten Jahr des Projekts haben meine Kollegen und ich uns dafür entschieden, nicht nur die Gewächshäuser anzuschauen, sondern das gesamte System. Dies nennen wir inFARMING – abgeleitet von dem englischen Begriff ,integrated Farming’. Wir haben ein effizientes System entwickelt, das aus einem geschlossenen System zwischen den Gewächshäusern und dem Gebäude besteht.

Welche Vorteile bringt die vertikale Landwirtschaft?
Kürzere Transportwege sind von Vorteil für die Umwelt. Die Pflanzen sind frischer und haben einen höheren Nährstoffgehalt, wenn Sie beim Kunden ankommen. Allerdings ist Vertical Farming nur ein Teil der künftigen Landwirtschaft. Wir werden die Kenntnisse von Experten aus verschiedenen Bereichen kombinieren müssen, um herkömmliche landwirtschaftliche Methoden zu unterstützen.

inFARMING ist eine geschützte Marke der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 München, Germany

Wir werden zukünftig die Kenntnisse von Experten aus verschiedenen Bereichen kombinieren müssen, um herkömmliche landwirtschaftliche Methoden zu unterstützen.

Volkmar Keuter

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