Vertikale Landwirtschaft: Wie man indoor Geld verdient

Immer wieder wird nach Lösungen gesucht, die das Welthungerproblem wirksam bekämpfen sollen. Die vertikale Landwirtschaft steht diesbezüglich aber noch in den Startlöchern. Generell ist sie noch nicht weit vorangekommen.

Die vertikale Landwirtschaft: Obst und Gemüse in Etagen angebaut

Kleingärtner kennen Hochbeete und damit das Prinzip der vertikalen Landwirtschaft. Diese ist allerdings noch deutlich ausgereifter und erlaubt nicht nur den erhöhten Anbau der Pflanzen in einer Ebene.

Vielmehr werden gleich mehrere Etagen Obst und Gemüse angelegt, wobei die Pflanzen hier komplett ohne Sonnenlicht auskommen müssen. Das Indoor Farming, wie die vertikale Landwirtschaft auch genannt wird, ist längst in der Realität angekommen. Doch noch kämpft sie mit einigen Tücken, die den breit angelegten Anbau der Pflanzen in mehreren Ebenen problematisch und vor allem aufwendig werden lassen.

 

Große Farmen bereits in Betrieb (Video)

Eine große Farm, genau genommen sogar die größte in Europa, befindet sich in Dänemark. Dort werden durch Nordic Harvest verschiedene Gemüsearten in bis zu 14 Etagen übereinander angebaut. Der Anbau kann sogar ganzjährig erfolgen, man ist nicht auf einzelne Jahreszeiten beschränkt.

Dies wird durch die aufwendige Beleuchtung möglich. Kritiker setzen hier bereits an und sind der Meinung, dass die vertikale Landwirtschaft viel zu sehr auf Strom angewiesen ist, um wirklich interessant und nachhaltig zu sein. Doch Anhänger der Methode entgegnen, dass Strom auf vielerlei Arten gewonnen werden könne, darunter finden sich auch viele nachhaltige Weisen.

Auf Dänemarks vertikaler Farm wachsen die Gemüsepflanzen in einer optimierten Umgebung.

Reguliert werden dafür alle wachstumsrelevanten Faktoren:

• Licht
• Luftfeuchtigkeit
• Temperatur
• Wasser und Nährstoffe

Das Interessante dabei: Die Pflanzen wachsen nicht im Boden, sondern sie stehen auf Kunststoffnetzen. Die Versorgung mit Wasser und Nährstoffen erfolgt nicht per Hand, vielmehr übernehmen computergesteuerte Anlagen diese Aufgabe. Derart optimiert wachsen hier rund 1000 Tonnen Gemüse auf nur 7000 m² Fläche. Diese Fläche ist nur ein Bruchteil der Fläche, die eigentlich für Gemüsemengen in diesem Ausmaß benötigt werden würde.

Auch in den USA gehen die Bestrebungen, die vertikale Landwirtschaft voranzutreiben, immer weiter. Dort wird aktuell eine Farm gebaut, die weltweit die größte ihrer Art sein soll. Sie besitzt eine Grundfläche von rund 23.000 m², vorgesehen sind hier ebenfalls mehrere Etagen für den Anbau verschiedener Gemüsesorten.

Allerdings ist die Größe nicht alles und einige Farmen setzen auf ein geringes Ausmaß der Grundfläche. Manche Firmen setzen daher nur auf Vitrinen, die etwa zwei Meter hoch sind und in denen eine eigene Wasser- und Nährstoffversorgung untergebracht werden kann. Die Beleuchtung der Pflanzen erfolgt via LED, die Minifarm wird über eine Zentrale gesteuert und überwacht.

Lediglich die Ernte des Gemüses erfordert noch eine menschliche Hand, auch das Nachpflanzen ist noch nicht computerbasiert möglich. Die Minifarm in Berlin ist direkt an einen Supermarkt angebunden, sodass die Kunden des Marktes gleich das frische Gemüse kaufen können. Frischer kommt es wohl nirgendwo in den Handel.

Tipp: Wer sich für die vertikale Landwirtschaft begeistert und dieses Konzept selbst ausprobieren möchte, kann das mit den Plantcubes testen. Die Hightech-Gärten im Miniformat sind für den Hausgebrauch konzipiert und eignen sich für den Anbau von Blattgemüse unter kontrollierten Bedingungen.

Video: Öko-Hype – ist Vertical Farming die Zukunft von nachhaltigem Gemüseanbau? | Einstein | SRF Wissen

Vorteile der vertikalen Landwirtschaft

Die Entwicklung der vertikalen Landwirtschaft erfolgte unter anderem aus der Fragestellung heraus: Wie kann die wachsende Weltbevölkerung in Zukunft noch ernährt werden? Schließlich sind Ressourcen und Boden begrenzt, gleichzeitig werden die Menschen, die ernährt werden müssen, immer mehr. Ähnlich dem Vorbild des Wohnens, bei dem die Häuser mehr und mehr in die Höhe statt flächig gebaut werden, soll nun auch die Landwirtschaft gen Himmel streben.

Es wird erwartet, dass im Jahr 2050 entsprechend den Berechnungen der Vereinten Nationen rund zwei Milliarden Menschen mehr auf der Welt leben werden als jetzt. Rund sechs Milliarden davon werden nicht im ländlichen Raum leben, sondern in den Städten. Nahrungsmittel sind für alle wichtig, die von der Landwirtschaft zu nutzende Fläche wird aber immer kleiner. Die Gründe dafür sind vielfältig und reichen vom stetigen Anbau von Monokulturen über den viel zu starken Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden bis hin zu den Folgen des Klimawandels.

Geringe Ernteerträge durch starke Hitze- und Dürreperioden nehmen weiter zu. Die senkrechte Landwirtschaft soll den zusätzlichen Bedarf an Nahrungsmitteln bei gleichzeitig schwindender Anbaufläche ausgleichen können, ohne dass dafür Moore trockengelegt oder Wälder gerodet werden müssen. Damit sieht sich die vertikale Landwirtschaft als einen Baustein zur Klimarettung, denn mit ihr ist kein Eingriff in intakte Ökosysteme nötig.

 

Wird das vertikal angebaute Gemüse den Welthunger stillen können?

Der vertikale Anbau der Lebensmittel zielt darauf ab, auf möglichst wenig Grundfläche so viel Lebensmittel wie möglich zu erzeugen und das an 365 Tagen im Jahr. In der Theorie mag das auch alles stimmen, doch es sind noch vielfältige Weiterentwicklungen nötig. Grund dafür sind die hohen Erzeugungskosten, durch die sich der Anbau nur für hochpreisiges Gemüse lohnt.

Zum einen sind hier die Investitionskosten für das Gebäude sowie für die zugrunde gelegte Technik zu sehen. Zum anderen ist der Stromverbrauch der LEDs, die für die Beleuchtung der Pflanzen verwendet werden, sehr hoch. Stammt der Strom nicht aus erneuerbaren Energiequellen, ist die Ökobilanz dieser Landwirtschaftsform noch nicht einmal besonders gut.

Derzeit sieht es so aus, als wenn das Indoor Farming noch auf wenig Gegenliebe stößt, was vor allem an den hohen Kosten liegt. Herkömmliche Anbausysteme im Freiland oder auch im Gewächshaus lassen eine wesentlich kostengünstigere Produktion der Lebensmittel zu.

Genutzt werden kann das Vertical Farming, wie es auch heißt, in erster Linie für Gemüsearten, die auch dicht an dicht angebaut werden können. Denkbar ist zudem der Anbau von Pflanzen, die besondere Inhaltsstoffe aufweisen, wie sie beispielsweise für Arzneien wichtig sind. Die homogenen Anbaubedingungen, die jederzeit der vollständigen Kontrolle unterliegen, sind dabei ideal.

Auch viele Verbraucher sind noch nicht überzeugt und sehen die senkrechte Landwirtschaft eher skeptisch. Viele Menschen sind der Meinung, dass Obst und Gemüse, das mit derart hohem Einsatz von Technologien hergestellt wird, nicht gesund sein kann. Schon allein der Gedanke daran, dass das Gemüse ohne Erde wächst, schreckt viele ab. „Pflanzen gehören in den Boden!“ Sie sehen dabei nicht die Probleme, die wie eine riesige Welle auf die Menschen zurollen und sie im schlimmsten Fall überrollen werden.

Der künstliche Zusatz von Nährstoffen und Mikroorganismen wird als unnatürlich gesehen und damit als potenziell schädlich für den Körper. Damit steht die vertikale Landwirtschaft vor allem in den Industriestaaten vor großen Akzeptanzproblemen.

In anderen Regionen der Welt, wo der Anbau von Obst und Gemüse zu teuer ist und die Lebensmittel immer importiert werden müssen, sehen die Menschen dies anders. Sie sind offener für derartige Neuerungen, wenn sie dafür frische Lebensmittel in ausreichender Menge erhalten. Der große Vorteil hier ist zudem, dass in sonnenverwöhnten Gebieten die Farmen durch Solarenergie zu betreiben sind. Damit wiederum ist der Betrieb nicht nur kostengünstiger möglich, sondern auch umweltfreundlicher.

 

Vertikale Landwirtschaft setzt auf technisches Know-how

Das Internet of Things ist für die vertikale Landwirtschaft unverzichtbar, denn die innovativen Produktionssysteme mit ihrem hohen Energiebedarf müssen so technologisiert wie möglich betrieben werden, um überhaupt wirtschaftlich zu sein.

Der Softwareentwicklung für die Steuerung der gesamten Systeme kommt damit eine besondere Bedeutung zu. Landwirtschafts- und Technologieunternehmen setzen daher verstärkt auf Softwares, die die Gewächshäuser sowie sämtliche Einrichtungen der vertikalen Landwirtschaft zuverlässig steuern. Letzten Endes werden damit perfekte Wachstumsumgebungen für die Pflanzen geschaffen, die Klimabedingungen sind jederzeit ideal und die zu erwartenden Erträge hoch.

Technische Lösungen für jeden Bedarf

Die Landwirte, die sich für das Indoor Farming entschieden haben, profitieren von der Zusammenarbeit mit Softwareentwicklern bzw. Firmen, die sich auf die Entwicklung der speziellen Software für die Landwirtschaft konzentrieren. Wichtig ist dabei die Erfassung der Bedürfnisse, die innerhalb der vertikalen Landwirtschaft bestehen und die sich kaum von denen der konventionellen Agrarwirtschaft unterscheiden.

Als Grundlage für die Entwicklung neuer Softwares werden daher ständig Untersuchungen zu aktuellen Anbauproblemen durchgeführt, um diesen technologiebasiert zu begegnen. Eingesetzt werden IoT-Sensoren ebenso wie analoge Controller, damit die Klimabedingungen in den überdachten Farmen und Gewächshäusern jederzeit perfekt sind oder entsprechend angepasst werden können.

Ein Problem, welches technologisch gelöst werden musste, ist der hohe Wasserverbrauch, der in der Landwirtschaft bekannt ist. Dieser lässt sich rapide senken, wenn die entsprechende Technik eingesetzt wird. In vertikalen Farmen wird daher auf Bewässerungssysteme gesetzt, die Experten zufolge nur noch zwischen fünf und zehn Prozent des bisher benötigten Wassers verbrauchen. Pflanzenschutzmittel werden hier gar nicht erst gebraucht, weil sie in die geschlossenen Systeme nicht eindringen können. Zudem ist der Nährstoffverbrauch der Pflanzen deutlich geringer als unter den üblichen Wachstumsbedingungen unter freiem Himmel. Bis zu 75 Prozent weniger Dünger muss ausgebracht werden.

Eingesetzt wird nun zum Beispiel die Aeroponik, bei der die Pflanzen nicht im Boden wachsen, sondern bei der die Wurzeln in einem geschlossenen Gefäß gehalten werden. Dort befindet sich Wasser, in welchem die benötigten Nährstoffe enthalten sind. Die Pflanzen bekommen somit genau das, was sie brauchen. Das IoT macht es zudem möglich, dass sie das, was sie brauchen, auch zum passenden Zeitpunkt bekommen.

 

Neue Softwarelösungen für jede Fragestellung

Die bereits bestehenden Softwarelösungen werden konsequent durch neue Lösungen ergänzt, andere vielleicht auch ersetzt. Die moderne Industrie macht vor der Landwirtschaft nicht halt und so werden zwar immer noch Pflanzen angebaut, dieser Vorgang geschieht aber unter kontrollierten Bedingungen. Alle Informationen, die zum Wachstum der Pflanzen nötig sind, werden online übermittelt. Daraus lassen sich wichtige Erkenntnisse gewinnen, die wiederum für verschiedene Entscheidungen maßgeblich sind.

Rechtzeitige Benachrichtigungen und eine moderne Kommunikationstechnologie sorgen dafür, dass die Pflanzen benötigte Nährstoffe erhalten bzw. dass die übrigen Wachstumsbedingungen angepasst werden, wenn das empfindliche System aktuell gestört sein sollte. Zwischen IoT und Sensoren besteht eine Verbindung, die die gesammelten Daten analysiert und aufbereitet und dank der neue Erkenntnisse gewonnen werden können. Die Daten werden zudem visualisiert, was vielen Landwirten eine wertvolle Hilfe bei weiteren Entscheidungen sein kann.

Hilfen werden dank technischer Möglichkeiten daher unter anderem für die folgenden Bereiche bereitgestellt:

• Anbau

  Es werden Empfehlungen zu Fruchtfolgen und zur Pflanzengesundheit ausgegeben, außerdem kann es Hinweise zur Verbesserung der Wachstumsbedingungen geben.

• Klima

  Das aktuelle Klima in den Gewächshäusern sowie in den überdachten Farmen wird dauernd überwacht. Sensoren messen das jeweilige Klima bzw. die einzelnen Faktoren und geben Empfehlungen für die ideale Bewässerung, für die Beleuchtung und die Steuerung der Temperatur. Möglich ist es auch, dass die Software die entsprechenden Verbesserungen direkt in die Wege leitet.

• Photosynthese

  Pflanzen brauchen Licht, um die Photosynthese betreiben zu können. Mithilfe einer Software ist die LED-Beleuchtung zu steuern, sodass nicht nur die passende Menge an Licht vorhanden ist, sondern auch das richtige Lichtspektrum bereitgestellt wird.

Geld verdienen mit der vertikalen Landwirtschaft

Dass die großen Probleme der Menschheit wie der Klimawandel, der Welthunger und der wachsende Wasserbedarf bei gleichzeitig schwindenden Ressourcen gelöst werden, ist eine Hauptaufgabe für alle. Die vertikale Landwirtschaft stellt sich diesen Problemen und hat zumindest in Ansätzen Lösungen gefunden. Dennoch muss festgehalten werden, dass die Farmen auch wirtschaftlich arbeiten wollen. Es geht letzten Endes doch wieder ums Geld, denn niemand betreibt seine vertikale Farm aus lauter Freundlichkeit.

Ein Gewinn soll für alle Beteiligten abfallen, für die einen in Form von ausreichend Lebensmitteln, für die anderen in finanzieller Form. Nun stellt sich die Frage, ob sich die positive Beeinflussung der Ernährungssituation der Menschen durch die vertikale Landwirtschaft auch monetär auszahlt.

 

Wie gestalten sich die Gewinnspannen?

Die Investitionen sind hoch, was viele Menschen davon abhält, in eine vertikale Farm zu investieren. Die moderne Technik sowie die Softwarelösungen, die für das IoT benötigt werden, kosten hohe Summen. Start-ups konzentrieren sich daher nicht selten auf kleine Farmen, die sie nach und nach weiter ausbauen wollen. Eine Frage stellt sich bezüglich der Gewinnspanne: Wie groß kann diese in der Landwirtschaft sein?

Die Antwort kann keine konkrete Zahl beinhalten, denn die Gewinnspanne ist von vielerlei Faktoren abhängig. Zum einen geht es um die Produktionskosten, die so niedrig wie möglich sein müssen. Zum anderen spielt die Preispolitik eine Rolle. Hier stehen sich zudem fixe und variable Kosten gegenüber. Zu den Fixkosten zählen die Investitionen in das Gebäude, in die Infrastruktur sowie in Maschinen und Personal, sollte Letzteres beispielsweise für die Ernte oder für Neuanpflanzungen erforderlich sein. Zu den variablen Kosten hingegen zählen die Kosten für Saisonarbeiter, für Rohstoffe sowie für sonstige Ausgaben, die mit dem Anbau und mit dem Transport bzw. Vertrieb der Lebensmittel zu tun haben.

Eine Reihe von Start-ups spricht davon, dass die Investitionen in die vertikale Landwirtschaft bzw. in den Aufbau eines eigenen Unternehmens in diesem Bereich in zweistelliger Millionenhöhe liegen. Gleichzeitig nimmt aber auch die Nachfrage nach Lebensmitteln zu, wobei diese in den urbanen Bereichen deutlich stärker steigt als im ländlich geprägten Raum. Die neuen Technologien sollen die Lebensmittelproduktion günstiger werden lassen, stetig neue Entwicklungen sollen die Investitionskosten zudem senken.

Investiert werden muss in der Regel in:

• Wahrnehmungstechnologie

  Dabei handelt es sich um Kameras und Sensoren, die den aktuellen Zustand der Pflanzen aufnehmen und die Basis für eine automatische Handlungsempfehlung sind.

• Künstliche Intelligenz

  Sie verarbeitet die Daten der Sensoren und stellt fest, dass eine Pflanze, die nicht mehr richtig grün ist, vielleicht Wasser oder Nährstoffe benötigt bzw. zu viel davon bekommen hat. Entsprechende Handlungen werden ausgelöst.

• Mechatronik

  Diese ist automatisiert oder automatisch. Es handelt sich um Roboter, die bei der Ernte des Obsts und Gemüses anpacken.

Die Investition in diese Technologien ist nötig, wenn die Arbeit des Menschen mehr und mehr zurückgenommen werden soll. Die urbane Landwirtschaft kann laut Experten nur unter Einsatz des IoT und in einer hochtechnologisierten Industrie funktionieren.

 

Wie lassen sich höhere Gewinne in der vertikalen Landwirtschaft erzielen?

Die Investition variieren nun je nachdem, welche Technologien angeschafft werden. Wo kann eventuell der Mensch noch (überbrückend) tätig sein und Kosten für eine Technologie sparen? Und wo ist die Grenze des Wirtschaftlichen? Eine höhere Technologisierung bedeutet in dem Fall auch höhere Erträge, die wiederum die Gewinnmargen steigen lassen.

Auch weitere Möglichkeiten stehen zur Verfügung, um die Gewinne zu steigern:

• Wasserverbrauch senken

  Dies wird unter Anwendung der bereits beschriebenen Aeroponik möglich. Diese Methode gehört in den Bereich der Hydroponik und stellt nicht nur eine Ersparnis von Wasser dar, sondern auch von Düngemitteln. Die Pflanzen bekommen genau das, was sie brauchen, was den Einsatz überschüssiger Düngemittel verhindert.

• Temperatur regulieren

  Die Pflanzen haben einen Temperaturbereich, in dem sie sich wohlfühlen und bei dem sie am besten wachsen. Wird ihnen dieser geboten, gedeihen sie gut, die Ernte wird besser, die Erträge und damit die Gewinne steigen.

• Wartungen durchführen

  Auch wenn Wartungen Geld kosten, sollten sie regelmäßig durchgeführt werden. Dies verhindert einen Ausfall der Anlage oder einzelner Systeme, die dann kostenaufwendig und unter Hinnahme von Ausfallzeiten wieder zu reparieren sind.

• Senkung von Verpackungskosten

  Empfohlen wird, mehrere Einheiten in einer Packung anzubieten, sodass Verpackungskosten gesenkt werden. Das einzelne Verpacken von Gemüsen entfällt damit.

• Keine teuren Behältnisse einsetzen

  Kunden freut eine aufwendige Verpackung, denn immerhin heißt es doch: Das Auge isst mit! Dennoch sind aufwendige Verpackungen auch mit höheren Kosten verbunden. Werden diese weggelassen, steigt der Gewinn bei gleichem Umsatz. Wichtig ist hier nur, dass dem Kunden die einfachere Verpackung z. B. unter ökologischen Gesichtspunkten clever verkauft wird.