Springe zur Hauptnavigation Springe zum Inhalt

Vertical Farming – Landwirtschaft in der Senkrechten

Lebensmittel inmitten von Städten produzieren statt auf dem Land. Nur ein Science Fiction-Wunschtraum oder die Zukunft der Landwirtschaft?

Vertikale Indoor Farmen wie diese sind inzwischen Realität.
Quelle: AzmanL via Getty Images

Gemüse und Obst, das auf wenigen Quadratmetern, übereinander in mehreren Etagen wächst: So etwas nennt man vertikale Landwirtschaft. Werden die Pflanzen noch dazu komplett ohne Sonnenlicht angebaut, spricht man von Indoor Farming. Solche Formen der Landwirtschaft sind schon lange kein Wunschdenken mehr von Forscherinnen und Forschern. Vertikale Farmen existieren bereits in der Realität – wenn auch bisher noch in sehr geringem Umfang.

900 Tonnen Gemüse auf 6.500 Quadratmetern

Die weltweit größte vertikale Farm steht derzeit in den USA im Bundesstaat New Jersey. Dort kultiviert das Unternehmen AeroFarms in einer ehemaligen Stahlfabrik Gemüse in zwölf Etagen übereinander. Geerntet wird hier ganzjährig. Möglich ist das durch eine 24-stündige Beleuchtung mit LED-Lampen und eine Klimasteuerung, die stets für die optimale Temperatur und Luftfeuchte im Raum sorgt. Die Pflanzen wachsen nicht in Erde, sondern auf wiederverwendbaren Netzen aus recyceltem Kunststoff und werden über ein computergesteuertes Kreislaufsystem mit Wasser und Nährstoffen versorgt.

Dank dieser hocheffizienten Technik und dem Anbau in mehreren Etagen können in dieser vertikalen Farm auf 6.500 Quadratmetern über 900 Tonnen Gemüse pro Jahr produziert werden. Bezogen auf den Quadratmeter Grundfläche ist der Ertrag damit rund 390 Mal höher als im herkömmlichen Feldanbau. Oder anders ausgedrückt: AeroFarm benötigt gerade einmal ein Prozent der Fläche, die derzeit nötig ist, um die gleiche Menge an Gemüse auf Feldern in der Ebene zu produzieren.

Es geht aber auch kleiner

Vertikale Farmen können auch in mobilen Containern untergebracht werden.
Quelle: Alex Liew via Getty Images

In Großbritannien steht mit 17 Etagen und 5.000 Quadratmetern eine ähnlich große Anlage wie in New Jersey. Sie ist die derzeit größte vertikale Farm in Europa.

Doch vertikale Farmen müssen nicht immer so groß sein. Es geht auch kleiner. In Basel zum Beispiel hat das Startup Growcer gemeinsam mit der Supermarktkette Migros die schweizweit erste Vertikale Farm entwickelt. Dort hat man auf einer Fläche von 400 Quadratmetern eine Anbaufläche von 1.500 Quadratmetern geschaffen. Schnittsalate und Kräuter wachsen dort in der Senkrechten in drei Meter hohen "Türmen" und werden nach der Ernte binnen einer Stunde in nahegelegene Migros-Filialen geliefert.

Das Berliner Unternehmen Infarm denkt sogar noch eine Kategorie kleiner: Hier hat man die vertikalen Farmen so klein konzipiert, dass sie in die Gemüseabteilung von Supermärkten passen. Die rund zwei Meter hohen Glasvitrinen sind mit LED-Licht und eigener Wasser- und Nährstoffversorgung ausgestattet und werden über die Berliner Zentrale über eine cloudbasierte Plattform kontrolliert und gesteuert. So kann das Unternehmen völlig autark Gemüse zum Wachsen bringen. "Gärtner" kommen nur noch in die Filiale, um das Gemüse regelmäßig zu ernten und nachzupflanzen. Das frische Erntegut wird im Markt direkt zum Verkauf angeboten.

Auch für den Hausgebrauch gibt es mittlerweile schon kleine High-Tech-Gemüsegärten zu kaufen. In sogenannten Plantcubes gedeihen Blattgemüse unter idealen Bedingungen, abgeschnitten von der Außenwelt, stets versorgt mit der perfekten Dosis Wasser und LED-Licht.

Welche Vorteile bietet vertikale Landwirtschaft?

Egal, ob klein oder groß – die Idee hinter allen vertikalen Farmen ist im Grunde die gleiche: Sie alle wollen Lösungen aufzeigen für brennende Zukunftsthemen.

Eines davon wäre zum Beispiel die Frage, wie sich die Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung in Zukunft sicherstellen lässt: Hochrechnungen der Vereinten Nationen zeigen, dass 2050 etwa 9,7 Milliarden Menschen unsere Planeten bewohnen werden – also knapp 2 Milliarden mehr als jetzt. Rund sechs Milliarden davon werden den Prognosen zufolge in urbanen Ballungszentren leben. Alle diese Menschen müssen mit Nahrungsmitteln versorgt werden. Fakt ist jedoch, dass die nutzbare Fläche für die Landwirtschaft immer kleiner wird. Durch Monokulturen, Einsatz von Chemikalien, Überweidung und Versiegelung geht immer mehr fruchtbarer Boden verloren. Hinzu kommen die Folgen des Klimawandels: Wetterextreme wie Starkregen und Dürre nehmen stetig zu und führen zu immer geringeren Ernteerträgen.

Für den zusätzlichen Nahrungsmittelbedarf müsste sich die landwirtschaftliche Nutzfläche daher zukünftig zunehmend auf neu erschlossenes Land ausweiten. Sprich, es müssten Waldflächen gerodet oder Moore urbar gemacht werden. Ein solcher Eingriff in bestehende Ökosysteme hätte jedoch fatale Folgen für Klima und Umwelt.

Vertikale Farmen, die auf wenig Fläche große Mengen an Lebensmitteln erzeugen, und das an 365 Tagen im Jahr, könnten dieses Problem mildern. Insbesondere dann, wenn diese Farmen in urbanen Ballungsräumen entstehen – also dort, wo der Großteil der Menschen lebt.

Aquaponik: Eine besondere Form der vertikalen Landwirtschaft

Aquaponikanlagen verbinden Fischzucht (Aquakultur) mit Pflanzenzucht in erdelosen Substraten bzw. ganz ohne Substrate (Hydroponik) durch einen gemeinsamen Wasser- und Nährstoffkreislauf innerhalb eines Gebäudes.
Aquaponik – Fisch- und Pflanzenzucht unter einem Dach

Neben der Ernährungssicherung gibt es aber noch eine Reihe anderer Probleme, zu deren Lösung die vertikale Landwirtschaft beitragen könnte. So ist die bisherige Landwirtschaft zum Beispiel für einen nicht unerheblichen Teil des Klimawandels mitverantwortlich. Überdüngung und Pflanzenschutzmittel belasten Umwelt und Gewässer. Zudem verbraucht die Landwirtschaft in einigen Teilen der Welt große Mengen an Wasser, wodurch es dort zu einer starken Konkurrenz um diese knappe Ressource gekommen ist.

Der enorme Wasserverbrauch könnte durch vertikale Landwirtschaft rapide gesenkt werden: Vertikale Farmen benötigen aufgrund der hocheffizienten Wassersysteme gerade mal fünf bis zehn Prozent dessen, was "normale" Landwirtschaft braucht. Das Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln ist gar nicht nötig, weil Schädlinge und Krankheiten in den geschlossenen Systemen überhaupt nicht existieren. Und auch der Nährstoffverbrauch ist durch das effiziente Kreislaufsystem weitaus geringer: Nach Angaben von Infarm werden in deren Indoor Farming-Systemen 75 Prozent weniger Dünger verbraucht als im bestehenden Anbauverfahren auf dem Feld. Dies spart Ressourcen und entlastet Grund- und Oberflächengewässer, denn Nährstoffüberschüsse die im Boden verloren gehen, gibt es in vertikalen Farmen nicht mehr. Dadurch, dass vertikale Farmen in der Nähe von Ballungsgebieten erbaut werden, können außerdem die Transportwege verkürzt und damit Treibhausgasemissionen eingespart werden.

Kommt Gemüse also bald nur noch aus vertikalen Farmen?

Trotz LED-Technik liegen die Stromkosten von vertikalen Indoor Farmen so hoch, dass sich eine Produktion bislang nur für hochpreisige Gemüse lohnt.
Quelle: AzmanL via Getty Images

Wenn denn alles so positiv ist, warum gibt es dann nicht schon jetzt in jeder Stadt vertikale Farmen?

Das liegt an den noch sehr hohen Erzeugungskosten. Neben den Investitionskosten in Gebäude und Technik schlägt vor allem der enorm hohe Stromverbrauch der vielen LED-Lampen zu Buche. Dieser trübt gleichzeitig auch die Umweltbilanz, sofern der Strom nicht aus erneuerbaren Quellen stammt.

Die meisten saisonalen Produkte können in herkömmlichen Anbausystemen im Gewächshaus oder Freiland derzeit noch wesentlich kostengünstiger produziert werden, schreibt Prof. Heike Mempel von der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) auf einer hochschuleigenen Website. Die Expertin für Gewächshaustechnik ist daher der Meinung, dass vertikale Farmen die herkömmliche Landwirtschaft bzw. den bestehenden Gartenbau zumindest in Europa vorerst nicht ersetzen können.

Der vertikale Anbau lohnt sich wegen der hohen Kosten vor allem für hochwertige Gemüse, die einen hohen Preis pro Gewicht erzielen und möglichst dicht angebaut werden können, so Mempel. Viele vertikale Farmen konzentrierten sich daher auf Blattgemüse wie Salat oder Basilikum. Diese wachsen schnell und können mehrmals jährlich gepflanzt und geerntet werden. Auch Kulturen mit besonderen Inhaltsstoffen wie zum Beispiel Arzneipflanzen seien interessant für den vertikalen Indoor-Anbau, da die homogenen Bedingungen dort ganzjährig ideale Wachstumsbedingungen ermöglichten.

Chance für klimatisch benachteiligte Gebiete

Verbraucherinnen und Verbraucher teils noch skeptisch

Ein Problem für die Etablierung von vertikalen Farmen in großem Maßstab dürfte auch die teils noch fehlende Akzeptanz bei Verbraucherinnen und Verbrauchern sein. Mit so viel High-Tech produziertes Gemüse lehnen viele Kundinnen und Kunden als unnatürlich ab. Auch die Tatsache, dass bei erdelosen Kulturverfahren, wie sie in der vertikalen Landwirtschaft zum Einsatz kommen, die für die menschliche Darmgesundheit so wichtigen Mikroorganismen aus der Erde fehlen und daher künstlich zugesetzt werden müssen, stößt vielfach auf Vorbehalte.

Anders sieht es in klimatisch benachteiligten Gebieten dieser Welt aus. In trockenen Regionen wie zum Beispiel dem Nahen Osten, wo Gemüse und Obst schlichtweg nicht wächst und teuer importiert werden muss, ist der Übergang zur vertikalen Landwirtschaft  schon heute sinnvoll. Aufgrund der vielen Sonnenstunden können vertikale Farmen in diesen Regionen kostengünstig mit Solarenergie betrieben werden. So wundert es nicht, dass derzeit in Dubai mit CropOne die weltweit größte vertikale Indoor-Farm entsteht. Sie soll bis zu 3.000 Kilogramm Blattgemüse pro Tag produzieren – auf einer Fläche von weniger als zwei Fußballfeldern.

Gibt es auch Bio-Lebensmittel aus vertikaler Landwirtschaft?

Nein. Wenngleich die vertikale Erzeugung von Lebensmitteln in vielerlei Hinsicht durchaus besonders klima- und umweltfreundlich sein kann, gibt es kein Bio-Gemüse oder Bio-Obst aus vertikalen Farmen. Der Grundsatz des ökologischen Landbaus besteht nämlich in einer bodenbezogenen Produktion. Das heißt, die Pflanzen müssen in Erde wachsen. Auf künstlichem Substrat kultivierte Lebensmittel, die nur über eine wässrige Lösung mit Nährstoffen versorgt werden, dürfen nicht als "bio" oder "öko" verkauft werden. Dies wird sich auch mit der neuen EU-Öko-Verordnung, die 2022 in Kraft treten soll, nicht ändern.

 


Weitere Informationen

Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT): Expertin der HSWT beantwortet häufig gestellte Fragen zum Thema Vertical Farming bzw. Indoor Farming

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO: Fraunhofer IAO veröffentlicht Studie zu Urban Farming

Deutschlandfunk: Vertical Farming – Der Bauernhof im Wolkenkratzer


Wie baut man Obst und Gemüse ohne Erde an?

Kulturen wie Tomaten oder Gurken werden heute überwiegend im Gewächshaus ohne Erde kultiviert. Aber wie genau funktioniert das?

Beet mit Kohlpflanzen

Lebensmittelproduktion in der Stadt

Von Urban Gardening bis zur essbaren Stadt - es gibt immer mehr und ganz unterschiedliche Modelle der urbanen Lebensmittelproduktion.