EINIn einer hyperkontrollierten Indoor-Farm im industriellen Süden von San Francisco transferieren vier Roboter namens John, Paul, George und Ringo sorgfältig Setzlinge aus mit Barcodes versehenen Schalen in über 15 Fuß hohe Türme, die dann vertikal in einem 4.800 Quadratfuß großen Zuchtraum aufgehängt werden.
In dem hygienischen Raum, der von der Indoor-Farming-Firma Plenty betrieben wird, gibt es keine Erde, Sonnenlicht oder Traktoren, sondern Reihen von hängenden Pflanzen, die von bunten LED-Lichtern beleuchtet und sorgfältig von Kameras, Sensoren und künstlicher Intelligenz überwacht werden. Sobald ein Turm zur Ernte bereit ist, beginnt ein balletischer automatisierter Prozess, der an das Förderband einer chemischen Reinigung erinnert.
Ein Roboter namens Garfunkel (ein nahegelegenes Gegenstück heißt Simon) greift sanft nach dem Turm und dreht ihn auf die Seite, bevor er ihn absetzt, um von einer Maschine getrimmt zu werden. Arbeiter in marineblauen Overalls untersuchen die Grüns auf Mängel, aber es gibt fast keine. Dann wird das pestizidfreie Produkt verpackt und auf einen Lastwagen geladen, um es zu einem lokalen Markt zu liefern, wo der Kunde es als erster berührt.
Willkommen in der Welt des Indoor Vertical Farming, das je nachdem, wen Sie fragen, die Zukunft der Landwirtschaft in einer sich erwärmenden Welt revolutionieren wird oder aufgrund seiner hohen Energiekosten eine problematische Klimalösung darstellt.
„Wir bewegen uns auf ein Zeitalter zu, in dem der Klimawandel verändert, was wir anbauen und wie wir es anbauen“, sagte Nate Storey, Mitbegründer und Chief Science Officer von Plenty. „Letztendlich denke ich, dass wir die Landwirtschaft für unsere Spezies zukunftssicher machen.“
Mit der Weltbevölkerung voraussichtlich fast erreichen 10 Milliarden Bis 2050, von denen die meisten in Städten leben werden, wird laut Experten eine Steigerung der weltweiten Nahrungsmittelproduktion um 70 % gegenüber dem derzeitigen Niveau erforderlich sein. Aber da landwirtschaftliche Flächen aufgrund von Klimakrise und Urbanisierung knapp sind, ist klar, dass die heutigen Ernährungssysteme noch nicht bereit sind.
Es wird geschätzt, dass es mehr als gibt 2.000 Vertikale Farmen in den USA bauen Produkte wie Salat, Kräuter und Beeren an. Als Teil der Lösung sehen sich Marktführer wie Plenty, Bowery, Kalera und AeroFarms – die 365 Tage im Jahr wetterunabhängig betrieben werden können – und weitläufige Gewächshäuser von Unternehmen wie AppHarvest und Gotham Greens. Und die Investoren stimmen eindeutig zu.
Die Indoor-Landwirtschaft brachte im Jahr 2021 über 1 Milliarde US-Dollar ein und übertraf damit die kombinierten Mittel, die in den Jahren 2018 und 2019 generiert wurden, und die Branche wird voraussichtlich weiter wachsen 9,7 Mrd. $ weltweit bis 2026.
Anfang dieses Jahres kündigte Walmart eine Investition in Plenty als Teil seiner 400-Millionen-Dollar-Finanzierungsrunde der Serie E an. Der Einzelhandelsriese wird Blattgemüse für alle seine kalifornischen Geschäfte von Plentys neuer 95.000 Quadratfuß großer Flaggschiff-Farm in Compton, Kalifornien, beziehen, die Anfang nächsten Jahres eröffnet wird.
Plenty wird Driscoll’s-Erdbeeren im Rahmen einer neuen Vereinbarung auch drinnen auf seiner Forschungs- und Entwicklungsfarm in Laramie, Wyoming, anbauen.
Kritiker sagen jedoch, dass die enormen Energiekosten, die für den Betrieb vertikaler Farmen und Gewächshäuser erforderlich sind, die Praxis weitaus geringer machen umweltfreundlich als ihr Branding vermuten lässt, und hinterfragen, wie sie eine Welt wirklich ernähren können, die auf Kalorien aus Getreide wie Soja, Mais und Weizen angewiesen ist.
Vertikale Farmen wurden entwickelt, um Hunderte Male höhere Erträge zu erzielen als die traditionelle Freilandlandwirtschaft, und besetzen während der Nutzung Räume wie Gebäude oder Schiffscontainer 70 bis 95 % weniger Wasser, da sie Wasser zurückgewinnen und recyceln können, anstatt es aufgrund schlechter Bewässerung oder Verdunstung zu verschwenden. Die Produkte sind vom Samen bis zum Regal vollständig rückverfolgbar, bleiben länger frisch und es besteht nur ein geringes Risiko für Bakterien E coliwas 2019 und 2020 zu großen Rückrufen von Römersalat führte, da es keine Kontamination durch abfließendes Wasser, infizierte Tierkot oder weite Strecken in Lastwagen und Frachtflugzeugen gibt.
Große vertikale Farmen werden typischerweise in der Nähe von Städten gebaut, wo Grünzeug eher für den Geschmack als für die Lagerung gezüchtet werden kann. Mit futuristischer Landwirtschaft muss Salat nicht tagelang in einem Lastwagen liegen und seine Qualität und seinen Nährwert verlieren.
Die anhaltende Dürre in Kalifornien, die Nachfrage nach lokal angebauten Lebensmitteln und die jüngsten Ausfälle der Lieferkette während der Pandemie haben die Praxis, die bereits in Teilen Asiens, Europas und des Nahen Ostens beliebt ist, besonders attraktiv gemacht.
„Mir ist klar, dass wir in einer zunehmend unzuverlässigen und unsicheren Welt leben“, sagte Irving Fain, CEO und Gründer von Bowery Farming mit Sitz in Manhattan. „Wir müssen Gewissheit und Verlässlichkeit finden – und wir müssen jetzt handeln.“
Die Smart Farms von Bowery im Nordosten sammeln Milliarden von Echtzeit-Datenpunkten über Sensoren und Kameras, die in maschinelle Lernalgorithmen eingespeist werden, um ihre Produkte an mehr als 1.100 Lebensmittelgeschäfte zu liefern, darunter Whole Foods, Albertsons, Safeway und Amazon.
Bei dem Versuch, Lösungen für Schwachstellen im Ernährungssystem zu finden, sammeln Unternehmer wie Fain nach eigenen Angaben das Wissen über Pflanzenwachstum und Agronomie, für das ein traditioneller Landwirt im Freien Hunderte von Jahren brauchen würde, um es anzusammeln.
„Wir denken die Landwirtschaft neu und erfinden die Lieferkette für frische Lebensmittel neu und bauen eine um, die viel einfacher, sicherer, viel versorgungssicherer und letztendlich auch viel nachhaltiger ist“, sagte Fain.
Aber nicht alle sind so optimistisch, was die Aussichten der Indoor-Landwirtschaft angeht.
Die Kolumnistin der Washington Post und Co-Moderatorin des Climavores-Podcasts Tamar Haspel nennt die vertikale Landwirtschaft „Salat für reiche Leute“. Während einer kürzlichen Folge über vertikale Farmen hoben Haspel und Co-Moderator Mike Grunwald hervor, wie der Indoor-Anbau so viele der Probleme im Zusammenhang mit der traditionellen Landwirtschaft umgehen kann, sagen aber, dass die enormen Energiekosten, die für die Stromversorgung vertikaler Farmen erforderlich sind, sie zu einem „Deal-Breaker“ machen.
Während Plenty, Bowery und andere vertikale Farmen keine Daten darüber veröffentlichen, wie viel Energie sie verbrauchen, die Globaler CEA-Volkszählungsbericht 2021 fanden heraus, dass Gewächshauszüchter im Durchschnitt 15- bis 20-mal so viel Energie verbrauchten und vertikale Farmen etwas mehr als 100-mal so viel Energie verbrauchten wie Salatzüchter im Freien in Arizona. In demselben Bericht wurde festgestellt, dass kleinere Einrichtungen im Vergleich zu größeren Einrichtungen einen deutlich höheren Energieverbrauch hatten.
Andere Experten sind sich da nicht so sicher. Gail Taylor, Lehrstuhlinhaberin für Pflanzenwissenschaften an der University of California, Davis, sagte, dass die vertikale Landwirtschaft in ihrer derzeitigen Form zwar energieintensiv ist, dies aber auch bei der traditionellen Freilandlandwirtschaft der Fall ist.
„Manchmal vergessen wir alle Folgen, wie oft man mit einem Traktor über ein Feld fährt oder wie viele Lastwagen man benutzt, um Salat von der Westküste an die Ostküste zu bringen und Lebensmittel um die ganze Welt zu fliegen“, sagte Taylor.
Die Landwirtschaft ist bereits für rund verantwortlich 30% der globalen Gesamtemissionen von Kohlendioxid, Methan und anderen Gasen, die den Planeten erwärmen. Forscher sagen, dass die Verringerung der Emissionen aus Lebensmitteln im Kampf gegen die Klimakrise von entscheidender Bedeutung ist.
Gewächshäuser haben dazu beigetragen, die Niederlande wertmäßig zum zweitgrößten Agrarexporteur der Welt zu machen und im Jahr 2020 Tomaten, Gurken und Paprika im Wert von über 10 Milliarden US-Dollar in Nachbarländer wie Deutschland, Belgien und Frankreich zu liefern.
Aber einige niederländische Gewächshäuser mussten vor kurzem wegen explodierender Strompreise abschalten oder die Produktion drosseln. Um 8,2 % des gesamten Brennstoffverbrauchs des Landes wird den Glaskonstruktionen zugeschrieben, die Heizung und künstliches Licht benötigen, um das Sonnenlicht zu ergänzen.
Während der Anbau in kontrollierten Umgebungen schon seit den 1970er Jahren existiert, war es der deutliche Preisverfall von LED-Leuchten, der bis zu 100 Prozent einbrach, was die vertikale Landwirtschaft in Innenräumen in den letzten Jahren Wirklichkeit werden ließ 94% im Jahr 2015 von 2008.
Die Branche rechnet damit, dass das Netz immer grüner wird, was die Strompreise nach unten drücken würde. „Neue Energiequellen werden online kommen“, sagte Storey von Plenty. „Wir werden eine massive und schnelle Entwicklung im Weltraum erleben, von der ich denke, dass sie die Menschen schockieren wird.“
Farmen wie Plenty und Bowery werden bereits vollständig mit erneuerbaren Energien betrieben, aber Kale Harbick, ein forschender Agraringenieur beim USDA, der an der Optimierung der Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung arbeitet, sagte, es sei wichtig, das Ausmaß des Problems zu verstehen.
Er sagte, wenn Sie eine vertikale Farm in einem Wolkenkratzer wie dem World Trade Center errichten würden, um Salat anzubauen, und sie mit erneuerbarer Energie wie Solarenergie versorgen wollten, müssten Sie den Rest der Insel Manhattan planieren, um Platz für Paneele zu schaffen, um genug zu erzeugen Strom nur für die Lichter dieses Gebäudes.
„Es gibt sicherlich Vorteile für erneuerbare Energien, aber ich würde sie nicht als Wunderwaffe bezeichnen“, sagte er.
Branchenbeobachter sagen, dass Indoor-Farmen in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht haben und dass es wichtig ist, sich daran zu erinnern, dass wir erst am Anfang der Reise der vertikalen Landwirtschaft stehen.
„Ich glaube, dass wir in den nächsten 10 Jahren eine Expansion der Branche erleben werden, da vertikale Farmen nachhaltigere Geschäftsmodelle übernehmen und die Kosten der vertikalen Landwirtschaft sinken“, sagte Technologieanalyst Brandon Beh, Co-Autor einer kürzlich erschienenen Studie Bericht des Technologieunternehmens IDTechEx zum Thema Vertical Farming.
„Vertikale Farmen adressieren eine wichtige Verbrauchernachfrage nach frischen, biologischen Produkten“, sagte Beh. „Allerdings würde ich nicht so weit gehen zu sagen, dass die Industrie die konventionelle Landwirtschaft ersetzen oder gar überholen wird.“
Während einige Ag-Tech-Unternehmer glauben, dass sie fast alles drinnen anbauen können, geben andere zu, dass es aus wirtschaftlichen Gründen nicht machbar ist, Getreide wie Weizen oder Mais anzubauen.
„Feldfrüchte werden immer der beste Weg sein, kalorienreiche Körner zu produzieren“, sagte Harbick.
Forscher gestalten Pflanzen neu, um in diesen neuen Systemen zu wachsen, sodass in naher Zukunft Steinobst, Pilze, Auberginen, Paprika und Kakaopflanzen in Innenräumen wachsen können.
Um ein Drittel der Tomaten werden derzeit in Gewächshäusern angebaut, aber Harbick sieht sie nicht als die richtige Lösung für vertikale Farmen an, da sie 60 % mehr Strom zum Wachsen benötigen als Salat.
Er sagte, ein vielfältiges Lebensmittelsystem, bei dem einige Lebensmittel auf dem Feld, einige in Gewächshäusern und einige in vertikalen Farmen angebaut werden, würde ein widerstandsfähigeres und robusteres Lebensmittelversorgungssystem schaffen.
Taylor sagte, die Menschen müssten anfangen, Indoor-Farmen als Teil der Kreislaufwirtschaftwobei darauf hingewiesen wird, dass andere Formen erneuerbarer Energie wie die anaerobe Vergärung – ein Prozess, durch den Bakterien organische Stoffe wie Lebensmittelabfälle abbauen – verwendet werden können, um Indoor-Farmen mit Strom zu versorgen.
Eine andere Lösung wäre der Bau vertikaler Farmen und Gewächshäuser in der Nähe der Dekarbonisierung Industriezentren die versuchen, ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren, sodass landwirtschaftliche Betriebe ihre Wärme und ihr Kohlendioxid einfangen könnten, um Stromkosten zu sparen.
Und während einige Landwirte und Wissenschaftler den massiven Kapitalzufluss in den Bereich der vertikalen und Gewächshaus-Landwirtschaft kritisch sehen und sagen, dass in Innenräumen angebaute Lebensmittel nicht unbedingt besser für Menschen oder die Umwelt sind, sagte Taylor, dass dies auch nicht der Fall sein muss / oder Vorschlag.
„[Indoor farms] werden niemals die Freilandlandwirtschaft ersetzen“, sagte sie, „sie werden sie nur verbessern und die Nahrungsmittelversorgungssysteme für die Welt verbessern.“