Autor: Zhang Chaoqin. Quelle: DIGITIMES

Das rasante Bevölkerungswachstum und die zunehmende Urbanisierung dürften die Entwicklung und das Wachstum der vertikalen Landwirtschaft vorantreiben. Vertikale Farmen gelten als potenzieller Lösungsansatz für einige Probleme der Lebensmittelproduktion, doch Experten sind sich einig, dass es noch Herausforderungen gibt, ob sie eine nachhaltige Lösung darstellen können.

Laut Berichten von Food Navigator und The Guardian sowie Umfragen der Vereinten Nationen wird die Weltbevölkerung von derzeit 7,3 Milliarden Menschen auf 8,5 Milliarden im Jahr 2030 und auf 9,7 Milliarden im Jahr 2050 anwachsen. Die FAO schätzt, dass die Nahrungsmittelproduktion im Vergleich zu 2007 um 70 % steigen muss, um die Bevölkerung bis 2050 zu ernähren. Bis 2050 muss die weltweite Getreideproduktion von 2,1 Milliarden Tonnen auf 3 Milliarden Tonnen erhöht werden. Die Fleischproduktion muss sich verdoppeln und auf 470 Millionen Tonnen steigen.

Die Anpassung und Ausweitung der landwirtschaftlichen Nutzfläche wird das Problem in manchen Ländern nicht unbedingt lösen. Großbritannien nutzt zwar bereits 72 % seiner Fläche für die Landwirtschaft, ist aber dennoch auf Lebensmittelimporte angewiesen. Das Vereinigte Königreich erprobt auch alternative Anbaumethoden, beispielsweise die Nutzung von Luftschutztunneln aus dem Zweiten Weltkrieg für den Anbau in Gewächshäusern. Initiator Richard Ballard plant zudem, die Anbaufläche im Jahr 2019 zu erweitern.

Andererseits stellt auch der Wasserverbrauch ein Hindernis für die Nahrungsmittelproduktion dar. Laut OECD-Statistiken entfallen rund 70 % des Wasserverbrauchs auf die Landwirtschaft. Der Klimawandel verschärft die Produktionsprobleme zusätzlich. Die Urbanisierung zwingt die Nahrungsmittelproduktion außerdem dazu, die rasch wachsende Stadtbevölkerung mit immer weniger Arbeitskräften aus dem ländlichen Raum, begrenzten Land- und Wasserressourcen zu ernähren. Diese Herausforderungen treiben die Entwicklung vertikaler Farmen voran.
Die geringe Flächennutzung vertikaler Farmen eröffnet neue Möglichkeiten, die landwirtschaftliche Produktion in die Stadt zu verlagern und sie näher an die städtischen Konsumenten heranzuführen. Durch die verkürzte Lieferkette werden die Wege vom Bauernhof zum Verbraucher verkürzt, und städtische Konsumenten werden sich verstärkt für Lebensmittelquellen und einen einfacheren Zugang zu frischen Lebensmitteln interessieren. In der Vergangenheit war es für Stadtbewohner schwierig, an gesunde, frische Lebensmittel zu gelangen. Vertikale Farmen können direkt in der Küche oder im eigenen Garten errichtet werden. Dies ist die wichtigste Botschaft, die die Entwicklung vertikaler Farmen vermitteln wird.

Darüber hinaus wird die Einführung des Modells der vertikalen Landwirtschaft weitreichende Auswirkungen auf die traditionelle landwirtschaftliche Wertschöpfungskette haben und den Einsatz herkömmlicher Agrarprodukte wie synthetischer Düngemittel, Pestizide und Herbizide deutlich reduzieren. Gleichzeitig wird der Bedarf an Klimatisierungs- und Steuerungssystemen steigen, um optimale Bedingungen für das Klima- und Wassermanagement zu gewährleisten. In der vertikalen Landwirtschaft werden üblicherweise spezielle LED-Leuchten zur Simulation von Sonnenlicht und weitere Geräte zur Gestaltung der Innen- und Außenanlagen eingesetzt.

Die Forschung und Entwicklung vertikaler Farmen umfasst auch die bereits erwähnte „intelligente Technologie“ zur Überwachung der Umweltbedingungen und zur Optimierung der Wasser- und Mineraliennutzung. Die Technologie des Internets der Dinge (IoT) spielt dabei ebenfalls eine wichtige Rolle. Sie kann zur Erfassung von Pflanzenwachstumsdaten eingesetzt werden. Die Ernte lässt sich so von Computern oder Mobiltelefonen an anderen Standorten aus nachverfolgen und überwachen.

Vertikale Farmen können mit weniger Land- und Wasserressourcen mehr Lebensmittel produzieren und kommen ohne schädliche chemische Düngemittel und Pestizide aus. Allerdings benötigen die gestapelten Regale im Raum mehr Energie als die traditionelle Landwirtschaft. Selbst wenn Fenster vorhanden sind, ist aus anderen Gründen meist künstliches Licht erforderlich. Das Klimatisierungssystem kann zwar optimale Wachstumsbedingungen schaffen, ist aber ebenfalls sehr energieintensiv.

Laut Statistiken des britischen Landwirtschaftsministeriums wird Salat in Gewächshäusern angebaut. Der geschätzte Energiebedarf liegt bei etwa 250 kWh (Kilowattstunden) pro Quadratmeter Anbaufläche und Jahr. Im Vergleich dazu benötigt eine vertikale Farm mit derselben Anbaufläche laut einer entsprechenden Studie des Deutschen Zentrums für Forschung und Entwicklung (DLR) erstaunliche 3.500 kWh Energie pro Jahr. Die Verbesserung des Energieverbrauchs wird daher ein wichtiges Thema für die zukünftige technologische Entwicklung vertikaler Farmen sein.

Darüber hinaus haben vertikale Farmen auch mit Finanzierungsproblemen zu kämpfen. Sobald Risikokapitalgeber aussteigen, kommt der kommerzielle Betrieb zum Erliegen. Beispielsweise wurde der Paignton Zoo in Devon, Großbritannien, 2009 gegründet. Er war eines der ersten Startups im Bereich vertikaler Farmen und nutzte das VertiCrop-System zum Anbau von Blattgemüse. Fünf Jahre später musste das System aufgrund unzureichender Finanzierung den Betrieb einstellen. Das Nachfolgeunternehmen Valcent, später Alterrus, begann in Kanada mit der Etablierung einer Methode für den Anbau von Dachgewächshäusern, die schließlich in der Insolvenz endete.