Nicht nur Futurologen beschäftigen sich momentan mit der Frage nach dem Leben von morgen. Die Herausforderungen, die der soziologische Wandel hinsichtlich Wohnraum und Nahrungsmittelversorgung darstellt, sind längst nicht mehr nur akademischer Natur. Analysten schätzen, dass bis zum Jahr 2025 fünf Milliarden Menschen in Städten leben werden, die sich, auch durch Verschmelzung entsprechender Vororte, zu Mega-Citys entwickeln werden, wie man heute bereits in Tokyo oder New York beobachten kann.

Daraus ergeben sich natürlich auch Fragen hinsichtlich der Produktion und Distribution der Nahrungsmittel für die Einwohner dieser Metropolen. Die Nachfrage nach frischen Gemüseerzeugnissen ist weltweit gestiegen und muss entsprechend bedient werden. Momentan leben bereits mehr als sieben Milliarden Menschen auf der Erde und nach Angaben der Deutschen Stiftung Weltbevölkeung (DSW) wird alle 2,6 Sekunden ein Baby geboren. Die Vereinten Nationen (UN) haben errechnet, dass bis zum Jahr 2100 über zehn Milliarden Menschen die Erde bevölkern. Primär lässt sich eine Zunahme der Bevölkerung in den sogenannten Entwicklungsländern wie China und Indien feststellen.

Vertical Farming: Anbauflächen in der Wüste

Anbauflächen, die für die Produktion derart großer Mengen benötigt werden, finden sich seit einiger Zeit in den dafür, auf den ersten Blick, unwahrscheinlichsten Gebieten: in menschenfeindlichen Wüstenregionen, wo das Thermometer schnell die 50°-Region erreichen kann. Das mag paradox klingen, aber erste Beispiele von Vertical Farming belegen, dass auch in den wachstumsfeindlichen Gebieten des Planeten Pflanzenanbau in großem Umfang möglich ist. Im australischen Port Augusta beispielsweise begann bereits 2010 das Unternehmen Sundrop Farms mit der Produktion von Gemüse im trockensten Teil des Landes. Das ambitionierte Projekt des deutschstämmigen Geschäftsführers Philipp Saumweber setzte primär auf Solarenergie und nur bei Energiemangel während der Wintermonate greift die Anlage auf das vorhandene Stromnetz zurück.

Am Spencer Golf errichtete Sundrop eine rund 20 Hektar große und 200 Millionen Dollar teure Gewächshausanlage, die jährlich 17.000 Tonnen Tomaten produzieren soll. Die notwendige Wasserversorgung erfolgt über eine Pipeline, die das Meerwasser heranpumpt, welches durch eine Entsalzungsanlage geschleust wird, betrieben durch Solarenergie. Michael Herrmann von „Crops for the Future“ konstatiert: „Viel Sonne sorgt für viel Fotosynthese; und die Trockenheit verhindert, dass sich Pilze und so mancher Schädling ausbreiten.“

Im urbanen Umfeld klettert der Anbau nach oben

Auch in Marokko stellt die Agrarindustrie eine der boomenden Wirtschaftszweige dar. Das marokkanisch-französische Joint Venture Azura ist hier ebenso vertreten wie Domaines Agricoles von König Mohammed VI. Möglich machen diesen Boom erst die unterirdischen Süßwasserseen und eine potenzielle Anbaufläche, die das Landwirtschaftsministerium in Rabat auf 100.000 Hektar schätzt, welche aber bisher nur zu einem Bruchteil genutzt wird. Im vergangenen Jahr wurden dort bereits 116.000 Tonnen Tomaten produziert. In der Antarktis existieren bereits ähnliche Projekte, wo man am untersten Ende der Temperaturskala operiert.

Aber auch in einem urbanen Umfeld ist der Nahrungsmittelanbau durchaus denkbar. Das Zauberwort heißt hierbei „Vertical Farming“, worunter man das landwirtschaftliche Konzept eines Anbaus von Nahrungsmitteln in mehreren Stockwerken von Hochhäusern zusammenfasst. Die Nutzpflanzen werden dabei, entkoppelt von ihrer natürlichen Umgebung, unter maximal kontrollierten Umgebungsbedingungen angebaut. Möglich machen dies sogenannte Controlled-Environment-Agriculture-(CEA-)Technologien. Die Idee ist nicht neu und bedient sich beinahe eines historischen Vorbilds. Als US-Metropolen wie New York und Chicago einen immensen Bevölkerungszuwachs verzeichneten, entschieden die Bauunternehmen durch Mangel an reiner Fläche, nach oben anstatt in die Breite zu bauen. Dadurch entstanden die, heute die Skylines prägenden, Wolkenkratzer wie der Sears Tower oder das Empire State Building.

Ernte Vertical Farming
Geerntet wird beim Vertical Farming rund ums Jahr.

Vertical Farming bedeutet Pflanzen ohne Limit

Das Konzept des Vertical Farmings wurde erstmals ausgiebig von Prof. Dr. Dickson Despommier in dessen 2010 erschienenem Buch „The Vertical Farm: feeding the world in the 21st Century“ vorgestellt. Despommier begegnet darin zwei Problemen: In eigens dafür erbauten Wolkenkratzern sollen Obst, Gemüse oder Nutzpflanzen in mehreren Etagen übereinander herangezüchtet werden, womit man die Limitierung weitläufiger Bodenflächen egalisieren würde. Durch künstlich geschaffene, optimale Lebensbedingungen könnten Nutzpflanzen auch das ganze Jahr hindurch herangezüchtet werden, wie die Beispiele aus Australien oder Marokko gezeigt haben. Diese belegten auch, dass der Erfolg solcher Projekte im Einsatz modernster Technologien liegt. Sonnenenergie müsste durch entsprechende LED-Lampen ersetzt werden, während Nährstofflösung herkömmliche Erde substituiert. Zusammengefasst wird diese Form des Anbaus unter dem Begriff „Hydroponik“.

Vorteile hinsichtlich Produktion und Distribution

Die Produktion soll ressourceneffizient gestaltet sein, weshalb die Nutzungskreisläufe optimiert und aufeinander abgestimmt werden müssen. Despommier, Professor für Mikrobiologie an der Columbia University in New York, sieht im Vertical Farming die Antwort auf die Frage nach der Versorgung in den immer schneller wachsenden Großstädten, vor allem im asiatischen Raum. Der Forscher kalkulierte, dass bis 2050 80 Prozent der Weltbevölkerung in Städten beheimatet sein würden. Der innerstädtische Anbau von Obst und Gemüse würde also nicht nur den Bedarf nach diesen Produkten befriedigen, sondern auch gleichzeitig die Lieferwege, auf denen diese ihre Kunden erreichen, enorm verkürzen. In diesen beiden Punkten sieht Despommier die immensen Vorteile des Vertical Farmings: Produktion und Distribution.

Neue Anbauflächen in urbaner Umgebung

In einem Interview mit The Star fasst er zusammen: „Der Anbau von Lebensmitteln in Innenräumen, Gewächshäusern oder Hydrokulturen ist keine Erfindung von mir. Ich habe lediglich eine Reihe existierender Punkte zusammengeführt, denen zufolge wir die Landwirtschaft durch den Anbau in hohen Gebäuden auf einen nächsten Level heben könnten. Und der Anbau in den Städten wäre wahrscheinlich sinnvoller als die Landwirtschaft in Gewächshäusern weit außerhalb unserer Wohnorte.“ Vertical Farming würde nicht nur neue Anbauflächen in einer urbanen Umgebung schaffen, sondern auch die Lieferwege zum Kunden immens verkürzen. Ein erster bekannter Vorreiter auf diesem Gebiet ist ein Mann, dessen Name in den vergangenen Jahren beinahe zu einem Synonym für Innovationsgeist geworden ist. Kimbal Musk, Bruder von Tesla-Gründer Elon, ist einer der größten Investoren im Bereich des Vertical Farmings und etablierte mit „The Kitchen“ auch gleich eine neue Restaurantkette, in der die dadurch produzierten Zutaten verwertet werden können.

Farmen in ausrangierten Schiffscontainern

Auch Musk orientiert sich an der Idee, die entsprechenden Pflanzen über Solarenergie mit künstlichem Licht zu versorgen, während deren Wurzeln in einer eigens abgestimmten Nährstofflösung treiben. Während der Anbau aktuell vor allem in ausgedienten Fabrik- und Lagerhallen stattfindet, stellt Musks Firma Square Roots nun ausrangierte Schiffscontainer in New York zur Verfügung, welche nun beidseitig in mehreren Lagen bepflanzt sind. Bewirtschaftung, Ernte und Vertrieb werden von Selbstständigen übernommen, die aber von Square Roots bei ihrer Aufgabe beraten und unterstützt werden.

Für die dabei erhobenen Daten interessiert sich Maximilian Lössl. Dieser gründete die Association for Vertical Farming, welche dem Austausch und der gemeinsamen Forschung zum Thema dienen soll. Darüber hinaus gründete Lössl, zusammen mit Philipp Wagner, 2013 das Startup Agrilution (siehe Seite, welches mit dem plantCube eine miniaturisierte Version eines Vertical Farmings produziert, quasi zum Eigenanbau in der eigenen Küche. Das Unternehmen, das momentan 25 Mitarbeiter zählt, bietet neben dem Plug’n’Grow-Gewächsschrank auch dazu passende Saatmappen und eine Applikation, die die Steuerung des plantCube innerhab der eigenen vier Wände übernimmt. Lössl und Wagner erhalten vielfältige Unterstützung für ihr Unternehmen. Sie schafften es, Tengelmann, Business Angels, den Gemüsering oder Osram als Investoren zu gewinnen. Die Mitarbeiter des Unternehmens PlantHive aus Brüssel bezeichnen sich selbst als „Urban-Gardening-Enthusiasten“. PlantHive, welches zur belgischen Eden Synthetics gehört, wird von dem Ingenieur Vasileios Vallas geleitet und hat sich der Idee verschrieben, einen intelligenten Indoor-Garten zu entwickeln. Dabei setzen sie auf eine optimal abgestimmte Umgebung und eine vielfältige Anzahl von Sensoren und Aktoren, welche für optimale Wachstumsbedingungen sorgen sollen.

Auch der PlantHive setzt auf eine interaktive Applikation, über die der Nutzer die Lebensbedingungen seines Indoor-Gartens bestmöglich steuern kann. Der futuristisch anmutende, senkrecht aufgestellte Container erinnert entfernt an ein Prop aus Kubricks 2001 – A Space Odyssey, in dem eine Hight-PAR-LED-Beleuchtung für ein optimales Wachstum der darin befindlichen Pflanzen sorgt. Diese können entweder in herkömmliche Erde oder auch in NFT- und DWC-Hydrokulturen eingebettet werden. Für das für die Entwicklung notwendige Startkapital sorgten die Gründer selbst und aktuell läuft eine Crowdfunding-Kampagne auf Indiegogo. Die Alpha-Serie des PlantHive ist bereits ausverkauft. Über das Crowdfunding soll die Produktion der Beta- und Gamma-Modelle finanziert werden.

Schiffscontainer für Vertical Farming
In dem ausrangierten Schiffscontainer sind die Bedingungen perfekt aufeinander abgestimmt.

Infarm pflanzt in Supermärkten

Auch das Berliner Startup Infarm widmet sich dem Indoor-Farming (siehe Interview) und hat ein eigenes Forschungszentrum im Stadtteil Spandau aufgebaut. Gegründet wurde Infarm 2013 von den israelischen Brüdern Guy und Erez Galonska sowie Erez´ Freundin Osnat Michaeli, die ein Jahr zuvor nach Berlin gekommen waren. Auch das Trio überwacht den Anbau digital und sammelt dabei Daten zu pH-Wert oder Nährstoffdichte, die ihnen dabei helfen, eine möglichst optimale Umgebung für Salate und Kräuter zu schaffen. Schon jetzt zählt das Unternehmen mehr als 50 Standorte innerhalb der Hauptstadt, an denen Gemüse und Nutzpflanzen in Brutkästen herangezogen werden. In Lagerhäusern, Supermärkten oder Restaurantküchen finden sich bereits die ersten Kunden. Noch in diesem Jahr sollen weitere Standorte in Deutschland, aber auch in Paris, London und Kopenhagen etabliert werden. Für 2019 plant Infarm die Betreuung von 1.000 Kunden in Europa. Finanziert wird das Startup durch Investoren wie VC Balderton Capital, die neuen Gesellschafter TriplePoint und Mons Investments LLC sowie die Altinvestoren Cherry Ventures, Quadia und LocalGlobe. Weiteres Kapital stammt aus der Seed-Runde im Juni 2017 sowie aus EU-Fördergeldern des Projekts Horizon 2020. Damit steht Infarm nun eine Investitionssumme von 24 Mio. Euro zur Verfügung.

Ist Vertical Farming wirtschaftlich?

Auf einen Anbau ohne Erde setzt das Wiener Unternehmen Ponix Systems mit seinem Vertikalgarten „Herbert“. Über das von ihnen patentierte Hydroponik-System lassen sich Obst und Gemüse einzig durch die Versorgung mit Wasser anbauen. Die beiden Geschäftsführer Alvaro Lobato-Jimenez und Alexander Penzias finanzieren „Herbert“ ebenfalls über Indiegogo und steuern diesen über eine zugehörige Applikation. Es lässt sich konstatieren, dass sich die Konzepte der unterschiedlichen Startups in ihrer Grundform sicherlich ähneln, und es bleibt abzuwarten, welche sich letztlich am Markt behaupten. Dieser scheint aber groß genug, um, eventuell im Rahmen einer Produktdiversifikation einzelner Anbieter, genügend Interessenten für alle bereitzuhalten. Kimbal Musk sieht momentan eine Schwierigkeit für die Verlagerung des Nahrungsmittelanbaus ins Vertical Farming in der Wirtschaftlichkeit.

Die Errichtung einer 50 Etagen umfassenden vertikalen Farm würde Schätzungen zufolge rund. 70 Millionen Euro kosten. Auch wenn man die Kostenersparnis im Transportbereich berücksichtigt, müsste die Anlage sehr lange in Betrieb sein, um allein die Investition zu refinanzieren. Im laufenden Betrieb sind vor allem die Energiekosten zu berücksichtigen, die bei einem ständigen Betrieb der Anlage unweigerlich anfallen. Keines der Startups verfügt über ein Perpetuum mobile. Uwe Schmidt, Prof. für Gartenbautechnik an der Berliner Humboldt-Universität, hat Zweifel, ob sich einige der Konzepte wirklich rechnen, findet aber „die Sache durchaus interessant“.

EU-Fördermöglichkeiten

Die Beispiele Infarm oder Agrilution können hier als Blaupause dienen, welche Möglichkeiten zur Finanzierung eines derartigen Unternehmens existieren. Der Großteil wird für die absehbare Zukunft durch Investoren finanziert werden, aber es existieren bereits Fördermöglichkeiten der EU wie Horizon 2020, welche helfen könnten, die immensen Kosten derartiger Unternehmen zu decken. Rob Wing, ein weiterer Pionier in dem Bereich und Betreiber von Green Sense Farm, ist sich aber des visionären Konzepts sicher und schreibt ihm eine globale Bedeutung zu: „Vertical Farming kann den Hunger in der Welt minimieren. Es ist in der Tat eine Möglichkeit, unsere Welt zu retten.“

Von Markus Watzl

Zuerst erschienen in Berlin Valley 29.

Mehr zum Thema Neue Landwirtschaft und Food-Tech: