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Die Landwirtschaft ist durch den Klimawandel stark vom Wandel betroffen. In den Jahren zwischen 2018 und 2020 herrschte in Deutschland dürre und bis heute haben sich die Grundwasserpegel noch nicht wieder erholt. In Zukunft sollen Dürren, extreme Wetterlagen oder sogar Katastrophen wie sie 2021 in NRW vorkamen immer häufiger aufkommen und unser Ökosystem empfindlich stören. Diese Einschränkungen sorgen nicht nur dafür, dass den Landwirtschaftsbetrieben die Ernte und damit der Lebensunterhalt entzogen wird. Eine weltweit wachsende Bevölkerung möchte auch versorgt werden und Lebensmittelketten werden immer weiter strapaziert. Die UN erwartet einen Bevölkerungsanstieg bis ins Jahr 2050 auf ca. 9,7 Milliarden Menschen auf der Welt. Um diese zu versorgen setzt man auf Monokulturen, Pestizide und sehr hohen Wasserverbrauch, die Böden werden dadurch immer weiter strapaziert, verunreinigt und bieten mittelfristig weniger Erträge. Die Furcht vor leeren Lebensmittelregalen wird immer greifbarer und neue Lösungen müssen her.
Eine Alternative an der fleißig geforscht, entwickelt und mittlerweile auch schon in riesigen Hallen von 9000m² und mehr erprobt wird, ist das Vertical Farming. Dabei wird in diesen Hallen, auf künstlichen Böden, mit einer Nährlösung und sehr viel Sensorik das optimale Produkt angebaut. Dabei werden die Beete in Regalen gestapelt und nicht nur in die breite Fläche sondern eben auch vertikal in die Höhe gebaut. Sensorik steuert hier für jede Pflanze die Bedingungen für optimales Wachstum. Von der Luftfeuchtigkeit, Temperatur und dem Licht wird alles gemessen und geregelt. Die Pflanze selber wurzelt nicht in Erde, sondern in einem hydroponischen System, beispielsweise Kunststoffmatten. Dabei kann sich die Pflanze mit ihren Wurzeln perfekt an den Matten festklammern und für eine optimale Versorgung mit Nährstoffen und Wasser sorgen, dabei können diese Matten einfach wieder verwendet werden. Der Bedarf wird durch eine Nährlösung gedeckt, der vorher perfekt für die Pflanze ermittelt und eingestellt wird. Vor allem durch diese Nährlösung in Kombination mit den Kunststoffmatten oder anderen Systemen lässt sich sehr viel Wasser sparen. Bei konventioneller Landwirtschaft verdunstet es, sickert ins Grundwasser und trägt damit Pestizide oder Düngemittel in das empfindliche System ein, in den Hallen bilden diese Systeme ein Kreislauf und sind unabhängig von Wind, Wetter und Jahreszeiten.
Einsatz von LED
Um die Nutzpflanzen mit Licht zu versorgen, werden LED-Lampen verwendet. Durch diese können die Pflanzen mit der optimalen Lichtmenge, also Intensität, Farbspektrum und Temperatur versorgt werden. LED-Lampen arbeiten mit sehr wenig Strom und enthalten keine Schadstoffe, bei einer sehr hohen Lebensdauer. Dabei wird für jede Pflanze ein eigenes Lichtrezept hergestellt und die LED-Lampe dementsprechend angepasst. Dieses System ist auch die Achillesverse des Gesamtkonzepts. Verglichen mit der herkömmlichen Landwirtschaft braucht das vertical Farming ein Vielfaches an Strom. Für ein Kilo Lebensmittel braucht die Landwirtschaft ca. 0,3 Kilowattstunden, unter künstlichem Licht wird hier 10 Kilowattstunden gebraucht. Damit dies ökologisch sinnvoll bleibt, sollten die Anlagen also möglichst mit erneuerbaren Energien betrieben werden. In Japan beispielsweise wird ein Großteil solcher Anlagen mit Atomstrom betrieben, was paradox wirkt, nachdem diese Anlagen gerade nach der Fukushima Katastrophe aus dem Boden schossen, um die Bevölkerung zu versorgen. Gleichzeitig müssen aber auch die LED geeignete Lichtspektren bereitstellen und effizient arbeiten. Lampen für den industriellen Ansatz sind natürlich anders ausgelegt und spezialisierter, als LEDs für den Hausgebrauch, es soll aber zeigen, dass man durchaus auf die Effizienzklassen von LED-Lampen achten sollte.
Wo lohnt sich der Einsatz von Vertical Farming?
Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr vielfältig. Der Klimawandel und das schnelle Bevölkerungswachstum machen Lösungen wie diese zu einer Notwendigkeit. Die Erde wird zu einem immer kleineren Ort und der Platz für die Landwirtschaft ist limitiert. Bezogen auf den Quadratmeter schafft es Vertical Farming durch den effizienten und zielgerichteten Anbau bei sehr viel kleinerer Fläche sehr viel mehr Ertrag zu erzielen. So ist dieser pro Quadratmeter Grundfläche teilweise um den Faktor 360 größer als bei herkömmlicher Landwirtschaft. Durch den Einsatz in großen Metropolen können gleichzeitig Lieferwege extrem kurz gehalten werden. Lebensmittelgeschäfte wie Aldi zum Beispiel, nutzen in wenigen Filialen schon eine Form des Vertical Farming, in dem sie Kräuter für die Kunden direkt in der Filiale in einem automatisierten Regal anbauen. Auch im Kleinen werden solche Lösungen für den privaten Gebrauch angeboten, die großen Anlagen lohnen sich immer dann, wenn genug erneuerbare Energien bereitgestellt werden kann. Trockengebiete können davon profitieren, dass diese abgeschlossenen Hallen so viel weniger Wasser verbrauchen und viele Schadstoffe nicht mehr in unseren Boden und Grundwasser gelangen. Die Zukunft erfordert es, dass wir uns mit neuen Lösungen auseinandersetzen und das Vertical Farming bietet eine solche Alternative zum platzsparenden nachhaltigen Anbau von Lebensmitteln.
