Unkonventionelle Landwirtschaft: Schlüssel zur nachhaltigen Welternährung?

Hydroponik, Aquaponik, Aeroponik, Vertical Farming, Indoor Farming – alternative Methoden zur klassischen Land- und Fischwirtschaft sind in aller Munde. Nicht zuletzt, weil Informationen über eine mutmaßliche neue Finanzierungsrunde für das Berliner Vertical Farming Start-up INFARM die Runde machen – und den damit verbundenen Unicorn Status für das Start-up.

 

Eine Unternehmensbewertung von über € 1 Mrd. für eine Reihe von Gewächshäusern in der Stadt? Die Systeme hinter diesen unkonventionellen Methoden der Land- und Fischwirtschaft sind komplex, technologie-basiert – und versprechen, ebenso komplexe Probleme zu lösen.

 

Zeit für einen Überblick:

Die traditionelle Landwirtschaft ist mit vielen Hürden verbunden: 

Naturphänomene wie Überschwemmungen, Dürren, unerwarteter Frost oder drastische Temperaturschwankungen können dazu führen, dass Landwirte von jetzt auf gleich mit folgenschweren Bedingungen konfrontiert werden.

Bedingungen, die Pflanzpläne, Bodenbeschaffenheit, Ernteerträge und letztenendes die Endprodukte und ihre Qualität aber auch Quantität enorm beeinflussen.

 

Natürlich sind Naturphänomene nicht das einzige Hindernis. Insgesamt ist die Landwirtschaft eine ressourcenintensive Branche mit hohen Arbeitskosten und arbeitsaufwendigen Vertriebsketten. Hinzu kommt noch die immer weiter wachsende Bevölkerung, die bis 2050 voraussichtlich eine Steigerung der Ernteerträge um 25 bis 70 Prozent erfordern wird.

 

Und auch die Fischwirtschaft hat es nicht leicht: hier gelten ebenso Ernährungssicherheit aber auch die Überfischung der Meere als globale Probleme.

 

Die unkonventionelle Landwirtschaft soll viele dieser Herausforderungen bewältigen.

Neue Konzepte der nachhaltigen und regionalen Lebensmittelproduktion im städtischen Raum stoßen auf großes Interesse. 

Ob Fisch oder Pflanzen, in Containern, mehrstöckigen, urbanen Gebäuden oder doch im privaten Garten am Stadtrand – unkonventionelle Landwirtschaft findet mittlerweile überall ihren Platz.

 

Nicht konventionelle Landwirtschaft ist eine alternative Art der Landwirtschaft, die modifizierte Methoden des Anbaus von Nutzpflanzen und der Aufzucht von Tieren verwendet. Dazu gehört besonders die (peri-)urbane Landwirtschaft, die die primäre Produktion pflanzlicher und tierischer Erzeugnisse in städtischen Ballungsgebieten und deren unmittelbarer Umgebung bezeichnet. 

 

Wir stellen euch die bekanntesten Arten der unkonventionellen Landwirtschaft vor:

Wenn die Pflanzen in einem Gebäude ohne Sonnenlicht, sondern mit LED-Licht angebaut werden, handelt es sich um Indoor Farming. Wächst es dann noch auf wenigen Quadratmetern auf mehreren übereinander gelagerten Ebenen, spricht man von Vertical Farming. Weil die Höhe der verfügbaren Gebäude durch die vertikal ausgerichteten Strukturen optimal ausgenutzt werden kann, sind die meisten Indoor Farms gleichzeitig Vertical Farms. 

 

Indoor Farming leistet auch beim Einsatz künstlicher Intelligenz in der Landwirtschaft Pionierarbeit: Die Innenraumumgebung ermöglicht die Verwendung von Wärmebildkameras und durchgehende Überwachung, die den Landwirten eine große Menge an Daten über die Wachstumsbedingungen ihrer Pflanzen liefern, wie z. B. Wasser, Nährstoffe, Feuchtigkeit, Beleuchtung usw. Die Landwirte verwenden dann künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, um Rückschlüsse auf die Gesundheit der Pflanzen zu ziehen und Anpassungen vorzunehmen, um die Qualität zu verbessern bzw. aufrechtzuerhalten.

 

In dem meisten Indoor Farms wachsen die Pflanzen aber nicht in Erde. Hier entscheidet man wiederum zwischen Aeroponik, Hydroponik und Aquaponik. 

 

Derzeit befindet sich die weltweit größte vertikale Indoor Farm in New Jersey. Dort baut das Unternehmen AeroFarms in zwölf Regal-Ebenen einer ehemaligen Stahlfabrik Gemüse an. Geerntet wird das ganze Jahr über. Erreicht wird dies durch dauerhafte Beleuchtung mit LED-Licht und eine Klimasteuerung, durch die die optimale Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum gewährleistet wird. Die Pflanzen wachsen nicht im Boden, sondern auf wiederverwendbaren Netzen aus recyceltem Kunststoff. Die Wurzeln werden über ein computergesteuertes Kreislaufsystem mit einem Nebel aus Wasser und Nährstoffen besprüht. Sie sind nicht in direktem, dauerhaften Kontakt mit einem Substrat oder einer Nährstofflösung.

 

Dank dieser effizienten Technologie und dem Anbau auf mehreren Etagen kann diese vertikale Farm mit einer Fläche von 6.500 Quadratmetern mehr als 900 Tonnen Gemüse pro Jahr produzieren. Bezogen auf die Fläche von Quadratmetern ist der Ertrag etwa 390-mal höher als der des traditionellen Feldanbaus. 

Hydroponik beschreibt die Aufzucht und Kultivierung von Zier- und Nutzpflanzen in einem hydroponischen System, in dem die Wurzeln einer Pflanze nicht in Erdreich wurzeln, sondern in mit Nährstoffen angereichertem Wasser hängen. Auf diese Weise bekommt die Pflanze alles, was sie zum Wachsen braucht, direkt durch die im Wasser gelösten Nährstoffe an die Wurzeln geliefert. Da sich die Wurzeln nicht ausbreiten müssen, benötigen Hydrokulturpflanzen auch nur etwa 1/5 des Raums verglichen mit klassischer Landwirtschaft. 

 

Ein weiterer Vorteil: Hydroponik benötigt bis zu 90% weniger Wasser. Darüber hinaus recyceln Hydroponik-Farmen auch Wasser.  

 

Hier wird Fischzucht mit der Gemüseproduktion ressourcensparend kombiniert.

Aquaponik-Anlagen kombinieren Aquakultur und Hydroponik durch im Gebäude geteilte Wasser- und Nährstoffzirkulation. Das von den Fischen in Aquakulturwasser abgegebene Ammonium wird im bakteriellen Biofilter in Nitrat umgewandelt. Infolgedessen kann das Abwasser aus dem Aquarium zur Bewässerung und Düngung von Pflanzen wiederverwendet werden und repräsentiert technisch den natürlichen Stickstoffkreislauf. Dies eliminiert auch die ökologische Überdüngung von natürlichem Wasser und die unregulierte Entsorgung von Abwässern aus der Aquakultur: ein ideales Konzept für den ressourcen- und platzsparenden Betrieb der regionalen Landwirtschaft in städtischen Gebieten.

 

Bereits heute ist eine nachhaltige und regionale Lebensmittelproduktion durch Aquaponik möglich. Der gesamte Prozess sieht folgendermaßen aus: Nachdem das Aquakultur-Wasser mit dem Biofilter behandelt wurde, erhalten die auf dem Substrat wachsenden Pflanzen die ideale Nährlösung mit dem richtigen pH-Wert. Das aus den Blättern verdampfte Wasser wird von der Klimaanlage gesammelt und in den Fischkreislauf zurückgeführt. Moderne Aquakultur-Anlagen verwenden sogar gemeinsame Heizsysteme für die Fisch- und Pflanzenzüchtung. Dies kann den Wärmeverlust reduzieren und Energie kann effizienter genutzt werden.

 

Nach Angaben des World Wildlife Fund (WWF) stammen rund 70% des weltweiten Süßwasserverbrauchs aus Landwirtschaft und Verarbeitung. Aquaponik-Farmen hingegen reduzieren den Wasserverbrauch der Lebensmittelproduktion um 50% bis 90% – schlicht und einfach aufgrund der doppelten Wassernutzung.

 

Unkonventionelle Landwirtschaft mit messbaren Vorteilen 

Aktuell kann nur eine begrenzte Anzahl von Pflanzen in diesen Systemen angebaut werden. Dies sind normalerweise Kräuter, Blattgemüse wie Salat und Spinat, für deren Wachstum nur eine geringe Lichtmenge erforderlich ist. Erdbeeren, Paprika und Gurken können ebenfalls angebaut werden. Im aktuellen Set-up der Farmen funktioniert dies jedoch noch nicht mit Wurzelgemüse. 

 

Die Vorteile der unkonventionellen Landwirtschaft aber sprechen dafür, dass es sich lohnt, hier Innovation voranzutreiben. 

 

 

In NRW, mit seinem recht gemäßigten Klima und schneller Anbindung in den ländlichen Raum, scheint uns der lokale Business Case für unkonventionelle Landwirtschaft vielleicht noch weit weg. In anderen Regionen der Welt, vor allem in Metropol-Regionen oder anderen Klimazonen aber ist unkonventionelle Landwirtschaft bereits jetzt ein wichtiger Baustein für das Ernährungssystem der Zukunft. 

 

In unserem nächsten Artikel erzählen wir euch, wo es im Vertical Farming Verbesserungspotenzial gibt und welche Learnings wir daraus mitnehmen können.

Außerdem geben wir euch eine Übersicht über Start-ups aus der Community, die unkonventionelle Landwirtschaft betreiben.