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Vertical Farming - Alternative zur konventionellen Landwirtschaft durch diese 14 Vorteile?
Katharina Rösner
Vertical Farming in Form von Hydro- oder Aeroponik gilt als zukunftsfähige Lösung als Alternative zur konventionellen Landwirtschaft. Die Pflanzenkultivierung im Rahmen von Urban Gardening kann klimatischen Herausforderungen wie Wasserknappheit, Trockenheit und Erosion begegnen. Hydroponik als erdelose Anbaumethode ist 1940 zum ersten Mal beschrieben worden. An der Aeroponik hat die NASA geforscht, da sie auch ohne Gravitation funktioniert. In diesem Artikel erfährst du, was Vertical Farming ist und welche Vorteile es hat.
Vertical Farming beschreibt den Anbau in mehreren Schichten, also an Türmen oder in Regalen. Je nach System ist diese Art der Kultivierung daher nicht nur für Indoor-Farming und Urban Gardening geeignet, sondern auch fürs Feld, Folientunnel oder Gewächshaus. Die vertikale Landwirtschaft geht in Form von aeroponischen Türmen oder Hydrokulturen, die mit dem erdelosen Anbau von Gemüse und anderen Pflanzen arbeiten.
Statt auf Erde wachsen die Pflanzen dabei in Netztöpfen oder auf einem Substrat. Die erforderlichen Nährstoffe sind im Wasser gelöst, das den Wurzeln je nach System unterschiedlich zugeführt wird. Da das Wasser den Pflanzen gezielt zugeführt und recycelt wird und die Pflanzen in die Höhe wachsen, können Platz und Wasser gespart werden.
Es gibt Hydro-, Aero- und Aquaponiksysteme, die statt Erde nur Wasser oder Luft verwenden. Das System kann entweder offen oder geschlossen sein. Geschlossene Systeme greifen auf Licht durch Lampen zurück, was zwar für kontrollierte Bedingungen sorgt, aber auch den Stromverbrauch deutlich erhöht. Offene Systeme arbeiten entweder nur mit Sonnenlicht oder kombinieren dieses je nach Bedarf oder Standort mit LEDs. Außerdem wird zwischen aktiven und passiven Systemen unterschieden. Bei den aktiven zirkuliert das Wasser durch Wasserpumpen oder wird durch Luftpumpen mit Sauerstoff versetzt. Passive Systeme verbrauchen weniger Strom, bilden aber auch schnell Algen.
Die Pflanzen bekommen über Lampen Licht, sodass der Anbau auch ganzjährig möglich ist. Werden ausschließlich LEDs eingesetzt, müssen darüber auch Tag- und Nachtphasen erzeugt und suggeriert werden, damit die Pflanze wie in einer natürlichen Umgebung wachsen kann.
Das Nährmedium, beziehungsweise Substrat, ist dafür da, dass die Pflanze fixiert und die Sauerstoffzufuhr reguliert werden. Es besteht üblicherweise aus Steinwolle, Kies oder Kokosfasern. Es versorgt hingegen die Pflanze nicht mit Nährstoffen. Dafür ist das Wasser da, in dem Nährstoffe aufgelöst sind. Das Wasser zirkuliert oder es wird die exakt erforderliche Menge zugesetzt.
Gängige Anbaumethoden sind die Tiefwasserkulturen, die Tropfsysteme und die Nährstoff-Film-Technik (NFT). Mehr zu diesen Systemen findest du bei der Pflanzenfabrik.
Bei Ersteren wird die Pflanze in einem Deckel aus Styropor auf dem Behälter mit Wasser platziert, sodass die Wurzeln immer in der Wasser-Nährlösung hängen. Dies versorgt sie mit ausreichend Nährstoffen.
Tropfsysteme gibt es nicht nur in Indoor-Farmen, sondern auch auf dem freien Feld; die Methode stammt aus Israel. In der Regel ist es darauf angelegt, dass das Wasser im Boden versickert. Die Pflanzen werden über Tropfen mit der Nährstofflösung versorgt. Trotz dem Versickern wird so Wasser gespart. In geschlossenen Systemen, insbesondere im urban Gardening kann das Wasser jedoch auch in einem Wasserreservoir aufgefangen werden und durch eine Pumpe dem Wasserkreislauf zugeführt werden. So wird auch hier aus dem passiven ein aktives System. Die Pflanze wird zudem mithilfe eines Substrats fixiert.
Bei der NFT hängen die Pflanzen mit den Wurzeln in der Nährlösung, die durch eine Leitung darunter durchfließt. Diese ist dementsprechend schräg positioniert. Das Wasser wird in einem Reservoir aufgefangen und durch eine Pumpe einem Kreislauf zugeführt. Mehr über die Funktionsweise liest du bei der Pflanzenfabrik.
Ein ähnliches System ist auch die Aeroponik, wobei Luft statt Wasser verwendet wird. Dazu werden die Pflanzen im Deckel eines Behälters platziert, unter denen Nebeldüsen oder Sprühdüsen auf einer Rohrkonstruktion liegen. Die Wurzeln hängen in der Luft und nicht im Wasser. Auch hier ist das Wasser mit der Nährlösung angereichert. Diese wird durch die Sprüher an die Wurzeln vernebelt. Die überschüssige Lösung tropft herab und gelangt so zurück in den Wasser-Nährstoff-Kreislauf. Die Aeroponik ist die Königsdisziplin der möglichen Systeme. Spezielle Turmsysteme bilden auch eine Form der Aeropnik, wobei die Pflanzen an Türmen in die Höhe wachsen. Diese drehen sich, sodass die Pflanzen von allen Seiten gleich viel Licht bekommen, um gleichmäßig wachsen zu können.
Auch Aquaponik ist eine Art des Vertical Farmigs und kombiniert die Kultivierung von Pflanzen wie Paprika oder Tomaten mit der Fischzucht.
Aufgrund des hohen Stromverbrauchs ist der Einsatz in Deutschland noch nicht in der breiten Masse angekommen. Denn dieser ist durch den Einsatz von Pumpen und LEDs, die den Pflanzen Licht spenden und dabei das Spektrum von Sonnenlicht nachahmen, kostenintensiv und vor allem ein Grund, warum der Start für Unternehmen schwierig sein kann. In Europa befindet sich der Markt noch im Anfangsstadium.
2020 hatte Vertical Farming einen Marktanteil von 5,5 Mrd. US-Dollar, in dem USA der Hauptakteur war. In den letzten vier Jahren ist er um 20 % gestiegen. Das Potential ist allerdings sehr groß, da bei Salat statt 3,9 kg pro Jahr auf einem Quadratmeter 129 kg geerntet werden können, wie du bei der DLG nachlesen kannst.
In Dubai steht hingegen derzeit die größte vertikale Farm, die 900.000 kg Gemüse im Jahr produziert, wie du beim Bundesinformationszentrum Landwirtschaft nachlesen kannst. Dort sind die Standortbedingungen sozusagen ideal, weil im Wüstenstaat Gemüse schlecht wächst und teuer importiert werden muss. Importe sind zudem aufgrund des Transportwegs umweltschädlicher als die lokale Produktion. Durch die vielen Sonnenstunden kann der notwendige Strom nachhaltiger und günstiger produziert werden als beispielsweise in Deutschland.
Theoretisch können alle Pflanzen hydro- und aeroponisch wachsen. Allerdings ist das nicht für alle Sorten wirtschaftlich, was zum Beispiel auf Grundnahrungsmittel zutrifft. Aber Blatt-, Frucht- und sogar Knollengemüse sowie Kräuter können so kultiviert werden.
Dabei musst du beachten, dass Blattgemüse einfacher anzubauen ist als Fruchtgemüse wie Chili, Paprika, Tomaten und Avocado, weil sie mehr Nährstoffe benötigen. Komplexer ist auch die Kultivierung von Gemüsesorten wie Möhren oder Kartoffeln, die ihre Frucht unter der Erde bilden. Das heißt allerdings nicht, dass es nicht möglich wäre.
Kommerziell werden Blumen, Micro Greens, also essbare Keime, und Blattgemüse angebaut. Typisch sind außerdem Bohnen, Erbsen und Kohl sowie Erdbeeren und Blaubeeren. Einfach ist auch der Anbau von Salat und Kräutern. Eine vollständige Liste findest du auch bei der Pflanzenfabrik.
Es gibt kleine, fertige Hydrosysteme für Privathaushalte, die du zum Beispiel in der Küche aufstellen kannst. Sie funktionieren mit sparsamen LEDs und ohne Erde. Falls du kein Fan von Blumenerde und Insekten bist oder kein Garten oder Balkon da ist zum Bepflanzen, kann Indoor Farming eine gute Alternative sein. Dabei musst du nämlich nur das Wasser nachfüllen. Wenn dir Topfpflanzen zu pflegeintensiv sind, können fertige Hydrosysteme auch eine Alternative für dich sein. Fertige Systeme sind in der Anschaffung teurer, aber simpler als solche zum Zusammenbauen.
Einige Lösungen gibt es nur für Unternehmen wie den LEH: Supermärkte ziehen Kräuter und Salat selbst in Schränken an und verkaufen sie direkt. Dies erfüllt auch die Nachfrage nach Regionalität. Die Anbausysteme werden von B2B-Unternehmen bereit gestellt.
Andere Unternehmen haben sich auf den kommerziellen Anbau von Pflanzen wie Micro Greens, Blumen, Keimen oder Blattgemüse spezialisiert.
Alternativen für konventionelle Anbaumethoden sind die Lösungen der Zukunft und sind wichtig, um den klimatischen Herausforderungen zu begegnen. Vertical Farming ist aktuell besonders für trockene Regionen mit vielen Sonnenstunden geeignet, da hier der erforderliche Strom teuer ist. Während die größte Indoor-Farm in Dubai erfolgreich Gemüse produziert, sind in Deutschland auch schon Startups in der Branche pleite gegangen. Das liegt auch daran, dass sich der Anbau nicht für Grundnahrungsmittel lohnt.
Offene Systeme sind auch für Felder, Gewächshäuser oder Folientunnel geeignet - das Tropfsystem kommt aus der Landwirtschaft - sie sind also potenziell auch in der regionalen Direktvermarktung vertreten. Suchst du dafür noch eine passende ERP-Software? Dann schau doch bei FrachtPilot vorbei ;) Du kannst unser ERP-System kostenlos testen oder uns und den FrachtPilot in einem Webinar kennenlernen. Wir freuen uns auf dich!