Was ist vertikale Landwirtschaft?

Vor- und Nachteile einer neuen Anbaumethode

Wann wurde der vertikale Landbau geboren?

Das Konzept der vertikalen Landwirtschaft wurde 2011 in einem Klassenzimmer der Columbia University (N.Y.C.) geboren. Während einer Unterrichtsstunde forderte Professor Dickson Despommier seine Studenten auf, einen Weg zu finden, um innerhalb der Grenzen der Insel Manhattan Lebensmittel zu produzieren. Die Studenten schlugen zunächst vor, Pflanzen auf den Dächern der Wolkenkratzer anzubauen, aber selbst wenn man alle Dächer der Insel nutzen würde, könnte man nur 4 % des Nahrungsmittelbedarfs der Bevölkerung decken. Also wurde eine neue Idee geboren: Wir sollten innerhalb von Gebäuden anbauen und den vertikalen Raum nutzen. Das war ein Durchbruch.

Zu diesem Zeitpunkt gab es bereits die gesamte Technologie, die wir brauchten, um diese Vision in die Praxis umzusetzen.

Überall auf der Welt praktizierten wir den erdelosen Anbau, z. B. hydroponisch, um Gemüse oder kleine Früchte in Gewächshäusern zu produzieren. Wir waren auch in der Lage, die Innentemperatur und die Luftfeuchtigkeit zu verändern, und es gab bereits einige Gartenbauleuchten. Man musste diese Technologien nur noch zusammenführen.

Seitdem hat die Zahl der so genannten „vertikalen Farmen“ weltweit zugenommen, von den USA bis nach Japan, China, Singapur, Südamerika und Europa (Quelle A.V.F.).

In den letzten Jahren ist das Know-how über diesen Anbau exponentiell gewachsen, die Technologien haben die Produktion immer effizienter gemacht, und es wurden viele verschiedene Kulturen erfolgreich angebaut.

Versuchen wir zu verstehen, wie diese Farmen 4.0 funktionieren, indem wir die verschiedenen Komponenten der vertikalen Landwirtschaft genau durchleuchten.

Wie funktionieren vertikale Landwirtschaftsbetriebe?

Klimazellen

Wo auch immer Sie Ihre vertikale Farm errichten wollen, müssen Sie eine isolierte Umgebung schaffen, um die gewünschten klimatischen Bedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Belüftung aufrechtzuerhalten. Die vollständig geschlossene Umgebung sollte auch das Eindringen von Schädlingen und Krankheiten verhindern.

Die Kammern bestehen in der Regel aus Sandwichpaneelen, aber auch Container werden für die Entwicklung modularer Farmen verwendet. Klimazellen können praktisch überall installiert werden, in Gebäuden, Booten, Lagerhäusern, Schulen oder im hinteren Teil eines Restaurants.

HVAC System

Nach der Isolierung ist das HVAC-System (Humidity Ventilation and Air Control) das erste und wichtigste „Werkzeug“ der vertikalen Landwirtschaft. Dieses System muss die ein- und ausgehende Luft filtern und so die bestmögliche Umgebung für die Pflanzen schaffen.

Bei der Entwicklung einer vertikalen Farm muss das HVAC-System mit großer Sorgfalt auf die Anbaufläche abgestimmt werden. Daraus ergeben sich der Erfolg des Anbaus, die Produktivität der Pflanzen und die Höhe der Betriebskosten im Zusammenhang mit dem Energieverbrauch.

Anbaumethoden

Die beiden wichtigsten erdelosen Anbaumethoden in der vertikalen Landwirtschaft sind hydroponisch und aeroponisch. Die Hydroponik ist die am weitesten verbreitete Methode. Die Geschichte der Hydroponik geht auf die alten babylonischen Gärten zurück, und verschiedene Ethnien haben sie bereits praktiziert. In Myanmar baut die lokale Bevölkerung noch heute auf Flößen an, die auf dem Wasser des Inle-Sees ruhen. In der Industrie haben niederländische Landwirte hydroponische Methoden für die Produktion in Gewächshäusern entwickelt, und sogar die NASA hat einige Prototypen für die Nahrungsmittelproduktion im Weltraum entwickelt. Die Idee ist einfach: Die Pflanzen werden mit Hilfe verschiedener Stützen über dem Boden aufgehängt, so dass Wasser und Nährstoffe durch die Wurzeln fließen und einen halbgeschlossenen Bewässerungskreislauf bilden können. Die Pflanzen erhalten genau die Menge an Nährstoffen, die sie benötigen, und es wird kein Wasser verschwendet. Das aeroponische System ist neueren Datums. Das Prinzip ist das gleiche, aber Wasser und Nährstoffe werden direkt auf die Wurzeln der in der Luft schwebenden Pflanzen gesprüht. Diese Methode wird manchmal bevorzugt, um eine Staunässe zu vermeiden und die Sauerstoffversorgung der Wurzeln zu verbessern.

In Hydroponik angebauter Salat – Vertical Farming Education

Anbausystem

In der vertikalen Landwirtschaft haben wir bereits verschiedene Arten von Systemen gesehen: die mobilen Platten von Skygreen (eine der ersten industriellen vertikalen Farmen der Welt), N.F.T., Türme und die gängigsten Gestelle, die in den meisten Farmen verwendet werden. Kürzlich hat ein italienisches Start-up-Unternehmen einen neuen Prototyp entwickelt, bei dem künstliche Intelligenz eingesetzt wird, um die Pflanzen in einem großen vertikalen Farm-„Würfel“ zu bewegen und den Anbau außerordentlich effizient zu gestalten.

Beleuchtung

Da es sich um den Anbau in Innenräumen handelt, benötigen Sie landwirtschaftliche Lampen, die die Sonneneinstrahlung reproduzieren, insbesondere die Wellenlängen von Rot und Blau (so erscheinen die Lampen rosa oder lila).

Die heute im Innenanbau verwendeten L.E.D.s sind sehr energieeffizient und können für den Anbau verschiedener Pflanzen verwendet werden. Einige L.E.D.s sind so effizient, dass sie es ermöglichen, das Spektrum und die Lichtintensität zu ändern, wenn Sie die Pflanzen wechseln oder sogar den Sonnenuntergang und den Sonnenaufgang nachbilden müssen, um den Pflanzen die bestmögliche Simulation der täglichen Sonnenveränderungen zu bieten.

Led für den Salatanbau auf dem Radix-System – Vertical Farming Education

Anbausoftware

Vertikale Landwirte verwenden eine andere Art von Software, um Klimabedingungen, Bewässerung und Beleuchtung zu steuern und zu verwalten. Software, künstliche Intelligenz und I.O.T. werden ständig weiterentwickelt und erhöhen den Automatisierungsgrad aller Anbauprozesse.

Saatgut und Substrate

Die Anzucht aus Samen statt aus kleinen Pflanzen ist die kostengünstigste und am häufigsten angewandte Strategie. Außerdem kann man die gesamte Produktionskette von der Aussaat bis zur Ernte kontrollieren.

Zu den Pflanzen, die im Allgemeinen in der vertikalen Landwirtschaft angebaut werden, gehören Blattgemüse, Mikrogrün, kleine Früchte, Cannabis, aromatische Kräuter und essbare Blumen.

Die Substrate, auf denen die Pflanzen angebaut werden, gibt es in verschiedenen Formen und Beschaffenheiten, von Torf bis Steinwolle. Das Substrat muss je nach Anbausystem, den gewählten Pflanzen und den Bewässerungsströmen sorgfältig ausgewählt werden. In der Regel fällt die Wahl auf organische Substrate, die kompostiert werden können und keine festen Abfälle erzeugen.

Microgreens auf Bio-Substrat – Profarms

Andere Hilfsmittel

Je nach Projekt können die Landwirte weitere Geräte und Maschinen einsetzen, von Keimräumen bis hin zu Kühlschränken und Maschinen für die Verpackung, Lagerung, automatische Aussaat und Ernte.

Vor- und Nachteile des vertikalen Anbaus

Die Vorteile der vertikalen Landwirtschaft sind vielfältig, wie Sie vielleicht schon bemerkt haben:

– Bodeneinsparung: Bei der vertikalen Landwirtschaft wird der Raum sehr effizient genutzt, was für die Erzeugung von Nahrungsmitteln für die wachsende Weltbevölkerung unerlässlich ist, ohne dass zusätzliche landwirtschaftliche Flächen in Anspruch genommen werden. Durch den bodenlosen Anbau werden auch Probleme wie die Überdüngung vermieden, die weltweit zu Wasserverschmutzung führt (insbesondere bei Monokulturen).

– Wassereinsparung: Die vertikale Landwirtschaft ist besonders wassersparend. Mit unseren Studenten haben wir nachgewiesen, dass sie 90 % weniger Wasser verbrauchen als in der Feldlandwirtschaft.

Bei einigen Systemen kann man die Feuchtigkeit aus der Transpiration zurückgewinnen und für die Bewässerung der Pflanzen wiederverwenden.

– („Vertikale“) stationäre Farm: Die Möglichkeit, Pflanzen in einer vollständig kontrollierten Umgebung anzubauen, erlaubt es, praktisch überall zu produzieren, in Lagerhäusern, Schulen, auf Schiffen oder sogar auf internationalen Raumstationen. Der Anbau von Lebensmitteln in oder in der Nähe von Großstädten ist ein guter Weg, um erhebliche Kohlenstoffemissionen und Transportkosten zu vermeiden. Die Verkürzung der Zeit von der Ernte bis zum Verzehr ist eine gute Möglichkeit, die Ernte frisch, schmackhaft und nahrhaft zu halten.

– 12-Monats-Produktion: Die Möglichkeit, das ganze Jahr über unabhängig von den äußeren klimatischen Bedingungen zu produzieren, ermöglicht den Anbau in allen Teilen der Welt mit außergewöhnlicher Kontinuität und Sicherheit.

– Erzeugung und Erhaltung alter Kulturpflanzen: Monokulturen, Monodünger, Pestizide und der Klimawandel sind für den Rückgang der weltweit angebauten Arten und Sorten verantwortlich. Durch die Möglichkeit, andere klimatische Bedingungen zu schaffen, können Sie alte Kulturpflanzen, die nicht mehr angebaut werden, weil sie weniger produktiv sind oder sich nicht für den Einsatz von Pestiziden eignen, wiederherstellen.

– Saubere Lebensmittel: Der Anbau von Kulturpflanzen in Innenräumen ermöglicht einen Anbau ohne das Risiko von Schädlingen oder Krankheiten, so dass keine Herbizide oder Pestizide verwendet werden müssen.

– Attraktivität: Der Verlust des Interesses an landwirtschaftlichen Praktiken ist weltweit verbreitet. Die Technologie und der futuristische Charakter der vertikalen Landwirtschaft locken jüngere Landwirte an, so dass sich diese Statistik umkehrt.

Nachteile

– Energieverbrauch: Der Energiebedarf für das HVAC-System (das rund um die Uhr läuft) und die Beleuchtung muss im globalen Szenario berücksichtigt werden. Dennoch können Sonnenkollektoren und Batterien den Energieverbrauch und die Kosten senken.

– Auswahl der Kulturen: Sie können praktisch jede Kultur im Haus anbauen, aber nur bestimmte Sorten sind rentabel und eignen sich am besten für dieses System.