Future Perfect Eine grüne Revolution – in der Vertikalen

Scarlate kale
Scarlate kale | © Merav Maroody

Wisst ihr noch, wie der Astronaut Mark Watney in dem Film/dem Buch Der Marsianer beschloss, Kartoffeln auf dem Mars zu pflanzen? Die Lebensmitteltechnologie hat sich so rasch entwickelt, dass Szenarien, die wie Science-Fiction anmuten, zum Beispiel der vertikale Anbau von Pflanzen, Wirklichkeit werden.

Wisst ihr noch, wie der Astronaut Mark Watney in dem Film/ dem Buch Der Marsianer nach dem Motto „Science the shit out of this“ beschloss, Kartoffeln auf dem Mars zu pflanzen? Die Lebensmitteltechnologie hat sich in den letzten Jahren so rasch entwickelt, dass Szenarien, die wie Science-Fiction anmuten, z. B. der vertikale Anbau von Pflanzen, Wirklichkeit werden.
 
Bleiben, bevor wir zur Erde zurückkehren, noch ein wenig im Weltraum. Im Jahr 2014 ernteten Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISS in einer speziellen Vorrichtung, die von der NASA als „Veggie System“ bezeichnet wird, erstmals selbst gezogenen roten Römersalat. Es genügten ein wenig Kohlendioxid, Wasser und ein paar LED-Lampen.
 
„Ein kleiner Bissen für einen Menschen, aber ein großer Sprung für unseren Flug zum Mars“, kommentierten die Astronauten, während sie 400 Kilometer von der Erde entfernt ihren Salat verspeisten. Auch wenn es auf den ersten Blick simpel erscheint, hat der Anbau von Gemüse unter kontrollierten Bedingungen doch irgendwie etwas Magisches an sich. Denn woraus besteht eigentlich so ein Salat, der ohne Erde, Sonnenlicht und mit nur einer minimalen Menge Wasser gewachsen, gewissermaßen wie aus dem Nichts entstanden ist? Außer aus Wasser (circa 90%) entsteht die Pflanze aus Mikroelementen wie Kalium und Magnesium sowie aus Kohlenstoff (circa 5%), den sie aus der Luft aufnimmt und mithilfe der Photosynthese in Saccharose und Cellulose umwandelt. Wenn unser kontrollierter Anbau also tausend Tonnen Salat ergibt, entstehen fünfzig Tonnen einfach aus der Luft.
 
Verrückt, oder? Und doch schießen vertikale Farmen überall auf der Welt, man möchte sagen, wie Salat aus dem Boden. Solche vertikalen Indoor-Produktionssysteme ermöglichen eine optimale Nutzung des vorhandenen Raums. Der Begriff „Vertical Farming“ wurde zum ersten Mal 1915 von dem Geologen Gilbert Ellis Bailey, verwendet, jedoch in einem völlig anderen Zusammenhang. Er beschäftigte sich damals mit der Aufnahme von Nährstoffen durch die Pflanze. Als Vater der vertikalen Landwirtschaft, wie wir sie heute kennen, gilt der Professor Dickson Despommier von der Columbia University in New York. Als er 2000 bemerkte, dass die Studenten sich während seiner Vorlesungen langweilten, fragte er sie, wie sie sich die Welt im Jahr 2050 vorstellten. Die Studenten konzentrierten sich auf die Tatsache, dass zu dieser Zeit über neun Milliarden Menschen auf der Erde leben werden, und stellten sich die Frage, wie die Stadt New York ihre Einwohner mit lokal – auf den Dächern von Gebäuden – angebauten Lebensmitteln versorgen könnte. Nach komplizierten und langwierigen Berechnungen stellte sich heraus, dass man, selbst wenn man jedes verfügbare Stückchen Dach nützen würde, lediglich 2 % der Bevölkerung auf diese Weise ernähren könnte. Also begann Despommier, über den Anbau von Nahrungsmitteln im Inneren von Hochhäusern nachzudenken. Während der folgenden neun Jahre führte er gemeinsam mit seinen Studenten zusätzliche Berechnungen durch und entwickelte das Konzept immer weiter.

Infarming at Edeka Infarming at Edeka | © Merav Maroody Die vertikale Landwirtschaft bietet zahlreiche Vorteile: Der Anbau ist absolut unabhängig von meteorologischen Einflüssen, Obst und Gemüse können also das ganze Jahr über und ohne Angst vor Qualitätseinbußen geerntet werden. Es werden auch keine Pestizide benötigt, somit fließen auch keine Tonnen von Chemikalien in den Boden, und das, was auf unseren Tellern landet, ist nährstoffreich und frisch – schließlich sollen vertikale Farmen mitten im städtischen Raum, direkt vor unser Nase entstehen, der Weg vom Feld auf unseren Teller kann also gar nicht kürzer sein. Es werden keine Plastikverpackungen mehr benötigt, und die Umwelt wird nicht durch den Transport der Lebensmittel von einem Ende der Erde zum anderen belastet. Auch der Wasserverbrauch vertikaler Farmen ist minimal im Vergleich zum traditionellen Anbau, und in Zukunft könnten sie sogar das Problem der Degradation von Böden durch übermäßige Bewirtschaftung lösen.
 
In solchen vertikalen Produktionssystemen wird alles Tag und Nacht, vom Aussäen bis zur Ernte von Computern überwacht. Und eben hier liegt, jedenfalls bisher, das größte Manko vertikaler Farmen: Sie benötigen Energie, qualifiziertes Personal und umfangreiche Investitionen – zunächst in die entsprechenden Gebäude und anschließend in die Technologie, mit deren Hilfe der Anbau kontrolliert wird. Doch es gibt schon heute vertikale Farmen, die wirtschaftlich arbeiten, und die Investitionen in Millionenhöhe, die in diesem Sektor getätigt werden, bieten den Forschern ausgezeichnete Voraussetzungen, um mit erneuerbaren Energien zu experimentieren und den Anbauprozess zu vereinfachen.
 
Farming unit Farming unit | © Assaf Oren Bereits heute entstehen überall auf der Welt vertikale Farmen mit unterschiedlichen Konzepten und unterschiedlichen Geschäftsmodellen. Eine der größten ist die AeroFarm, die sich in einer ehemaligen Fabrikhalle in New Jersey befindet. Auf siebentausend Quadratmetern gedeihen dort zweihundertfünfzig Sorten grünes Blattgemüse, wie Rucola, Grünkohl und Spinat in über sechs Meter hohen Regalen. In der AeroFarm kommt die sogenannte Aeroponik-Technik zum Einsatz, bei der die Wurzeln der Pflanzen in der Luft hängen und mit einer speziellen Mischung aus Wasser und Nährstoffen benetzt werden. Auf diese Weise wird 95 % weniger Wasser verbraucht als in der traditionellen Feldwirtschaft. Der Prozess der Photosynthese erfolgt mithilfe künstlicher LED-Beleuchtung, deren Intensität, Dauer und Spektrum an die Bedürfnisse der einzelnen Pflanzensorten angepasst ist. Das Endprodukt – frisches Gemüse – wird an lokale Unternehmen, Restaurants, Supermärkte und Schulen verkauft. Selbstverständlich rentiert sich dieses Geschäftsmodell vor allem dadurch, dass der Anbau dank der optimalen Nutzung des Raums in großem Maßstab erfolgt und die produzierten Gemüsesorten höhere Verkaufspreise erzielen als zum Beispiel Getreide oder Kartoffeln. Im Gegensatz zur AeroFarm setzt die Ouroboros Farm in Kalifornien auf die Aquaponik-Technik, bei der die Wurzeln der Pflanzen in Wasser schwimmen – gemeinsam mit Fischen, deren Ausscheidungen ihnen als Dünger dienen. Auch wenn die vertikale Landwirtschaft noch in den Kinderschuhen steckt, ist ihr die Innovationsfreude bereits gewissermaßen in die DNA geschrieben. Die Firma Plenty aus San Francisco baut ihre Pflanzen nicht stapelweise, sondern schräg an und beleuchtet sie nicht von oben, sondern von der Seite. Diese Methode verbraucht weniger Energie, da kein hydraulisches System mehr benötigt wird, um das Wasser verteilen, sondern einfach die Schwerkraft genutzt wird. Diese im wahrsten Sinne des Wortes vertikale Form des Anbaus zeichnet sich auch durch höhere Erträge aus: Während die Betreiber von AeroFarms erklären, dass sie 130-mal mehr Gemüse pro Fläche produzieren als beim traditionellen Anbau, rühmt sich die Firma Plenty, dass ihre Erträge sogar 350-mal höher sind. Außerdem eignet sich das System auch ausgezeichnet für den Anbau seltener Gemüsesorten, zum Beispiel von Sibirischem Wildkohl oder Mizuna – einer japanischen Salatsorte. Diese Sorten sind kaum in Supermärkten erhältlich, weil sie den Transport nicht gut vertragen.
 
Die USA und Asien sind die beiden größten Märkte für vertikale Landwirtschaft, doch auch in Europa tut sich einiges in diesem Bereich. Das deutsche Start-up-Unternehmen NeoFarms will vertikale Anbausysteme in der Größe von Kühlschranken produzieren, die in jeder Küche Platz finden. Auch die Firma Infarm entwickelt intelligente, modulare Farmen. Drei von ihnen stehen in dem modernen Restaurant Good Bank in Berlin-Mitte, dort kann man bereits heute Salat bestellen, der direkt im Restaurant angebaut wurde. Außerdem arbeitet die Firma mit der Supermarktkette Edeka zusammen, bis zum Ende dieses Jahres wollen zehn Berliner Supermärkte selbst angebautes Gemüse verkaufen. Ich fragte Claire Gusko, die Wachstumsmanagerin von Infarm, welche Möglichkeiten die von ihnen verwendete Hydroponik-Technik bietet, bei der die Pflanzen auf einer dünnen Wasserschicht wachsen. „Theoretisch lassen sich sämtliche Pflanzen hydroponisch anbauen, die meisten vertikalen Farmen konzentrieren sich jedoch auf grüne Blattgemüsesorten, weil diese am wenigsten Energie benötigen. Im kommenden Jahr wollen wir neue Gemüsesorten in unser Sortiment aufnehmen. Farmen auf der ganzen Welt experimentieren bereits mit Tomaten und Erdbeeren, es hängt jedoch alles davon ab, wie gut die Technologie ist, die wir verwenden, und wie viel Energie wir für eine einzelne Tomate benötigen – denn die Energie ist der größte Kostenfaktor in diesem Prozess.“ Und sie fügt hinzu: „Unsere Pflanzen werden mit den Wurzeln verkauft, du kannst sie also zu Hause in ein Wasserglas legen, und sie wachsen weiter. In diesem Moment kannst du dir sicher sein, dass du 100 % Vitamine und natürliche Nährstoffe zu dir nimmst, was bei dem meisten Gemüse, das wir kaufen, noch immer eher die Ausnahme ist.“
 
Auch in Polen werden bereits heute vertikale Farmen für den Eigengebrauch angeboten. Es gibt hydroponische (www.green-farm.pl) und aeroponische (www.aerotower.pl) Anlagen, zu Preisen von 500 Złoty (ca. 120 €) für eine Minifarm bis zu 1800 Złoty (ca. 425 €) für ein System mit LED-Beleuchtung. Eine der ersten vertikalen Farmen in größerem Maßstab entstand in Krakau. Die Firma Urbanika Farms (www.urbanikafarms.com) betreibt eine Forschungsfarm in den Räumen der Fakultät für Biotechnologie und Gartenbau der Landwirtschaftlichen Universität Krakau und will mit Unterstützung der dortigen Wissenschaftler frische Produkte für Krakauer Wochenmärkte und Restaurants produzieren. Gleichzeitig bietet das Projekt den Studenten eine einzigartige Chance, sich mit völlig neuen Methoden vertraut zu machen, die vielleicht schon in dreißig Jahren die Bewohner der Erde (und die in ihrem Orbit kreisenden Astronauten) ernähren werden.