Der Einfluss moderner Technologien wie Vertical Farming auf die traditionelle Landwirtschaft

Die traditionelle Landwirtschaft, wie wir sie kennen, steht aktuell vor ernsten Herausforderungen. Zu den Hauptproblemen zählen die negativen Auswirkungen des Klimawandels auf konventionelle Anbaumethoden sowie das rasante Bevölkerungswachstum. Wenn wir unser derzeitiges Lebensmittelsystem unverändert fortsetzen, werden wir die Welt bis zum Jahr 2050 nicht mehr ernähren können.

Der Bedarf an innovativen und nachhaltigen Ansätzen zur Nahrungsmittelproduktion war noch nie so dringend wie heute.

Die moderne Landwirtschaft bietet durch fortschrittliche Technologien und Praktiken verschiedene Lösungen, die dabei helfen können, diese kritischen Herausforderungen anzugehen. Unter diesen Innovationen sticht insbesondere das Vertical Farming als Methode hervor, die das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir Lebensmittel produzieren, vollkommen zu verändern.

Dieser Artikel untersucht den aktuellen Stand der traditionellen und modernen Landwirtschaft, die dringenden Probleme traditioneller landwirtschaftlicher Methoden und die Rolle von Vertical Farming bei der Erschaffung einer nachhaltigeren Zukunft.

Inhaltsverzeichnis:

• Was ist moderne Landwirtschaft?
• Warum brauchen wir moderne Landwirtschaft?
  
• 5 moderne landwirtschaftliche Systeme erklärt
  
• Das Potenzial von Vertical Farming
  
• Nachteile und Herausforderungen von Vertical Farming
  
• Fazit

Was ist moderne Landwirtschaft?

Moderne Landwirtschaft bezieht sich auf die Nutzung innovativer Technologien, wissenschaftlicher Erkenntnisse und nachhaltiger Anbaumethoden, um die Produktion landwirtschaftlicher Güter zu optimieren. Der Schwerpunkt liegt auf der Steigerung der Effizienz sowie der Verbesserung der Ressourcennutzung und Nachhaltigkeit. Mit anderen Worten: Die moderne Landwirtschaft geht die Nahrungsmittelkrise im Hinblick auf den Klimawandel an.

Warum brauchen wir moderne Landwirtschaft?

Seit Jahrzehnten wird intensiv an modernen landwirtschaftlichen Methoden geforscht – einen Überblick über einige dieser neuen Technologien geben wir später in diesem Artikel. Bevor wir jedoch darauf eingehen, ist es wichtig zu verstehen, warum die Entwicklung neuer Anbaumethoden heute so essentiell ist.

Welche Herausforderungen der traditionellen Landwirtschaft machen diese Innovationen also notwendig?

Unser Lebensmittelsystem wird uns bis 2050 nicht mehr ernähren können

Laut Schätzungen der Vereinten Nationen leben im Jahr 2024 etwa 8,16 Milliarden Menschen auf der Erde. Die Bevölkerung wächst seit Jahrzehnten rasant. Zum Vergleich: 1950 lebten nur 2,5 Milliarden Menschen auf der Erde.

Unser Lebensmittelsystem und unsere Ernährungsgewohnheiten haben jedoch mit diesem Trend des Bevölkerungswachstums nicht Schritt gehalten. Bis 2050 werden etwa 10 Milliarden Menschen auf der Erde leben, und mit unseren aktuellen Methoden der Nahrungsmittelproduktion werden wir bis dahin nicht mehr in der Lage sein, alle zu ernähren.

Das ist ein großes Problem, das nur noch 26 Jahre entfernt liegt. Es wird geschätzt, dass die Nahrungsmittelproduktion bis zum Jahr 2050 beinahe verdoppelt werden muss, um die gesamte Weltbevölkerung zu ernähren. Darüber hinaus müsste eine nachhaltige Nahrungsmittelproduktion für diese Menge an Menschen…

• … die Nutzung zusätzlicher Flächen vermeiden.
• … die bestehende Biodiversität schützen.
• … den Wasserverbrauch reduzieren.
• … die Stickstoff- und Phosphorverschmutzung verringern.
• … keine Kohlendioxidemissionen verursachen.
• … den Methan- und Lachgasausstoß nicht weiter erhöhen.

Dies alles zu erreichen, scheint unmöglich.

Schon jetzt – mit knapp 2 Milliarden Menschen weniger – übt die Nahrungsmittelproduktion den größten menschengemachten Druck auf den Planeten aus und bedroht die Stabilität der Erdsysteme. Im Jahr 2015 war die Branche der Nahrungsmittelproduktion für 34 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Damit trägt diese Industrie zu mehr als einem Drittel der Emissionen bei, die den Klimawandel antreiben, was wiederum weitere negative Auswirkungen auf die Nahrungsmittelproduktion selbst hat – ein Teufelskreis, der in wenigen Jahren in einer extremen Katastrophe enden wird.

Die Erde braucht eine Ernährungsumstellung

All dies führt zu der Schlussfolgerung, dass eine sogenannte “Great Food Transformation” dringend erforderlich ist – ein Begriff, der 2019 von der EAT-Lancet-Kommission geprägt wurde. Die Art und Weise, wie wir derzeit unsere Lebensmittel produzieren, wird nicht ausreichen, um die Weltbevölkerung bis 2050 zu ernähren. Stattdessen muss eine gesunde Ernährung, die auf nachhaltigen Lebensmittelsystemen basiert, für alle Menschen erreicht werden.

Dies erfordert erhebliche Veränderungen in unseren Essgewohnheiten, darunter eine Reduzierung des Konsums von rotem Fleisch und Zucker, eine erhöhte Aufnahme von Obst und Gemüse, eine drastische Verringerung von Lebensmittelverlusten und -verschwendung sowie wesentliche Verbesserungen in den Produktionsmethoden. Hier kommen moderne, nachhaltige Anbaumethoden wie Vertical Farming in Innenräumen ins Spiel.

Akute Probleme der traditionellen Landwirtschaft

Zusätzlich zu den großen Herausforderungen steht die traditionelle Landwirtschaft vor vielen kleineren, aber drängenden Problemen, die moderne landwirtschaftliche Technologien lösen können und müssen. Viele dieser Probleme haben ihre Wurzeln im Klimawandel, der selbst erheblich durch die Nahrungsmittelproduktion angetrieben wird.

Zu diesen Herausforderungen gehören unter anderem:

• Wetterabhängigkeit,
• Landnutzung und -knappheit,
• Transport und Treibhausgasemissionen,
• Bodenqualität und Bodenerosion,
• Wasserknappheit und
• Verlust der Biodiversität.

Wetterabhängigkeit

Die traditionelle Landwirtschaft ist stark von Wetterbedingungen abhängig, was sie anfällig für Extremereignisse wie Hitzewellen, Überschwemmungen oder Stürme macht. Der Klimawandel führt dazu, dass solche Ereignisse häufiger auftreten und die landwirtschaftliche Produktion stark beeinträchtigen. Unberechenbare Wetterbedingungen und inkonsistente Temperaturen wirken sich negativ auf Pflanzenwachstumszyklen und Ernteerträge aus. Infolgedessen kämpfen Landwirte zunehmend damit, stabile und vorhersehbare Ernten zu erzielen.

Gleichzeitig verändert der Klimawandel durch steigende Temperaturen, trockene Sommer, milde Winter und veränderte saisonale Wetterverläufe die Vegetationsperioden vieler Pflanzen. Das wirkt sich auch auf das Spektrum der Pflanzenschädlinge aus. Während einige dieser Veränderungen sogar Vorteile für die Lebensmittelproduktion bieten können, bringen sie weit häufiger erhebliche Nachteile.

Landnutzung und -knappheit

Die traditionelle Landwirtschaft benötigt große Mengen an Land, um ausreichend Nahrungsmittel für die wachsende Weltbevölkerung zu produzieren – in Deutschland wurden im Jahr 2022 zum Beispiel 50,4 % der gesamten Landfläche für die Landwirtschaft genutzt.

Durch das schnelle Bevölkerungswachstum schrumpft jedoch die verfügbare Fläche für die Landwirtschaft. Dies gilt besonders für dicht besiedelte Gebiete, in denen Land knapp und teuer ist. Die Abholzung zur Schaffung neuer landwirtschaftlicher Flächen führt zu Umweltzerstörung und einem Rückgang der Biodiversität.

Transport und Treibhausgasemissionen

Ein großer Teil der Lebensmittel wird über weite Strecken transportiert, bevor sie die Verbraucher erreichen, was erhebliche Treibhausgasemissionen mit sich bringt – zusätzlich zu den Emissionen, die durch die Landwirtschaft selbst entstehen. Deutschland importierte im Jahr 2022 beispielsweise rund 6,2 Millionen Tonnen Obst und fast 4,9 Millionen Tonnen Gemüse. Viele dieser Produkte werden Tausende von Kilometern transportiert.

Bodenqualität und -erosion

Die intensive Bodennutzung in der traditionellen Landwirtschaft führt oft zu Bodendegradation, was bedeutet, dass die von Böden erbrachten Ökosystemleistungen abnehmen, manchmal bis hin zum völligen Verlust. Kurz gesagt: Die Bodengesundheit verschlechtert sich. Der übermäßige Einsatz von Düngemitteln, der Anbau von Monokulturen und eine unsachgemäße Landbewirtschaftung führen zum Verlust von Nährstoffen und organischer Substanz im Boden. Dadurch wird der Boden weniger fruchtbar und anfälliger für Bodenerosion und Wüstenbildung.

Wasserknappheit

Der Landwirtschaftssektor ist der größte Wasserverbraucher weltweit: Etwa 70 % des verfügbaren Süßwassers werden in der Landwirtschaft genutzt. In vielen Regionen führt der Klimawandel zu abnehmenden Niederschlägen und zunehmender Wasserknappheit. Selbst in Deutschland ist Wasserknappheit bereits ein Thema, auch wenn sie für den Durchschnittsverbraucher noch nicht spürbar ist.

Verlust der Biodiversität

Die Ausweitung landwirtschaftlicher Flächen und der Einsatz von Monokulturen tragen erheblich zum Verlust der Biodiversität bei. Natürliche Lebensräume werden zerstört, um Platz für Anbauflächen zu schaffen, was die tierische und pflanzliche Artenvielfalt gefährdet. Der Rückgang der Biodiversität schwächt auch Ökosysteme, die für bestäubungsabhängige Pflanzen und andere wesentliche landwirtschaftliche Funktionen entscheidend sind. Mit abnehmender Biodiversität werden Ökosysteme weniger widerstandsfähig und anfälliger für Krankheiten und Schädlinge.

Die traditionelle Landwirtschaft steht somit vor vielen großen und kleineren Problemen. Während nicht alle diese Herausforderungen durch moderne Anbaumethoden gelöst werden können, sind sie dennoch ein wesentlicher Teil der Transformation, die notwendig ist, um die Zukunft der Landwirtschaft zu sichern.

5 moderne landwirtschaftliche Systeme erklärt

Die moderne Landwirtschaft verfügt über zahlreiche Ansätze und landwirtschaftliche Technologien, die die traditionelle Lebensmittelproduktion voranbringen, um die oben aufgezeigten Probleme zu lösen oder zumindest zu verbessern. Bei all dem ist jedoch wichtig zu beachten, dass moderne Anbaumethoden immer als Ergänzung zu traditionellen Methoden und nicht als Ersatz anzusehen sind.

Einige Beispiele moderner landwirtschaftlicher Methoden umfassen:

1. Präzisionslandwirtschaft, die GPS-gesteuerte Traktoren und Erntemaschinen verwendet, um Felder mit zentimetergenauer Genauigkeit zu bearbeiten. Dies optimiert den Einsatz von Saatgut, Düngemitteln und Pestiziden, was zu höheren Ernteerträgen führt und Betriebskosten senkt.
2. Digitale Ernteplanung, bei der Landwirte Software und Big-Data-Analysen nutzen, um die Fruchtfolge zu optimieren und die Ernteerträge genauer vorherzusagen. Dies ermöglicht bessere Entscheidungen, führt zu effizienterer Landnutzung und erhöht die Rentabilität.
3. Automatisierte Bewässerungssysteme, die die Bodenfeuchtigkeit über Sensoren messen und den Wasserverbrauch entsprechend anpassen. Dies reduziert den Wasserverbrauch, verbessert die Ressourceneffizienz, senkt die Bewässerungskosten und verhindert Überwässerung, was zu gesünderen Pflanzen führt.
4. Drohnen, die mit multispektralen Kameras ausgestattet sind, überwachen die Pflanzengesundheit und ermöglichen eine frühzeitige Erkennung von Schädlingen oder Nährstoffmängeln. Dies ermöglicht schnelles Eingreifen, während es den Bedarf an Pestiziden verringert und auf diese Weise Ernteverluste minimiert.
5. Vertical Farming oder auch vertikale Landwirtschaft, wie sie von Startups wie vGreens betrieben wird, bietet eine ressourceneffiziente und nachhaltige Methode zum Anbau von Obst und Gemüse in Innenräumen. Diese Methode maximiert die Raumnutzung, reduziert den ökologischen Fußabdruck und sorgt für eine ganzjährige Produktion.

Vertical Farming wird derzeit intensiv erforscht, da sie ein großes Potenzial besitzt. Während andere moderne landwirtschaftliche Technologien traditionelle Praktiken verbessern, können sie die äußeren Faktoren des Klimawandels nicht umgehen. Vertikale Landwirtschaft kann dies jedoch, weshalb sie als eine der vielversprechendsten Ergänzungen zur traditionellen Landwirtschaft angesehen wird.

Durch den Anbau von Lebensmitteln in Innenräumen sind vertikale Farmen völlig unabhängig von äußeren Bedingungen und dem Wetter. Dies stoppt zwar den Klimawandel nicht, schafft jedoch eine einzigartige Unabhängigkeit, die angesichts der zunehmenden Häufigkeit extremer Wetterereignisse immer wertvoller wird.

Das Potenzial von Vertical Farming

In den folgenden Abschnitten werden wir uns auf Vertical Farming als eine Technologie der modernen Landwirtschaft konzentrieren. Hierbei stellt sich natürlich die Frage, welche Lebensmittel am besten für den Indoor-Anbau geeignet sind.

Diese Pflanzen eignen sich für Vertical Farming

Viele verschiedene Pflanzenarten können in vertikalen Farmen angebaut werden. Indoor Farmen sind besonders geeignet für schnell wachsende, frische Produkte. Aufgrund der hohen Kosten von Vertical Farms konzentrieren sich Hersteller zudem auf hochwertige Obst- und Gemüsesorten, die dicht angebaut werden können und kurze Wachstumszyklen haben.

Beliebte Pflanzen für den Indoor-Anbau sind:

• Salat, Kräuter und Microgreens,
• Tomaten,
• Gurken,
• Erdbeeren (hier mehr über vGreens’ vertikale Erdbeeren erfahren) sowie
• Erbsen und Bohnen.

Für diese Pflanzen ist das Potenzial des Anbaus in vertikalen Farmen enorm. Der Wasser- und Landverbrauch ist im Vergleich zur traditionellen Landwirtschaft deutlich geringer, und die Produkte können lokal angebaut werden, wodurch lange Transportwege entfallen.

Ungeeignete Pflanzen für Vertical Farming

Aus verschiedenen Gründen sind viele andere Nutzpflanzen jedoch (noch) keine praktikable Option für den Anbau in Vertical Farms. Beispiele hierfür sind:

• Kartoffeln – Obwohl Kartoffeln technisch gesehen in vertikalen Farmen angebaut werden können, erscheint es zum aktuellen Zeitpunkt nicht sinnvoll. Denn da sich Kartoffeln nach der Ernte lange lagern lassen, ist der traditionelle Anbau für Kartoffeln effizienter und kostengünstiger als der vertikale Anbau, der nicht profitabel wäre.
• Weizen – Weizen gilt derzeit als unwirtschaftlich für Vertical Farming, da die Höhe der Pflanze und ihrer Wurzeln zu viel Platz in Innenräumen beanspruchen. An dieser Stelle wird intensiv geforscht, und sobald eine für vertikale Farmen geeignete Weizensorte entwickelt wurde, könnte Vertical Farming von Weizen potenziell 6.000-mal höhere Erträge als der Freilandanbau erzielen.
• Avocados – Die beliebte Frucht wird im traditionellen Anbau oft mit hohem Wasserverbrauch und langen Transportwegen in Verbindung gebracht, und leider bietet Vertical Farming an dieser Stelle keine gute Alternative. Avocados gelten als ungeeignet für die vertikale Landwirtschaft, da Avocadobäume viel Platz benötigen, lange Wachstumszyklen haben und zusätzlich relativ geringe Erträge pro Fläche liefern. Dasselbe gilt für Pflanzen wie Mangos.

Natürlich können auch tierische Produkte nicht in Vertical Farms produziert werden. Daher sollte die Indoor-Landwirtschaft nicht als die einzige Lösung für das Problem der Nahrungsmittelknappheit angesehen werden. Die traditionelle Landwirtschaft muss ebenfalls vorangebracht werden, mit einem Fokus auf der Reduzierung der Viehzucht und der Verbesserung ihrer Nachhaltigkeit.

Nachteile und Herausforderungen von Vertical Farming

Es wird schnell klar, dass Vertical Farming nicht die Lösung für alle landwirtschaftlichen Probleme ist. Neben der Tatsache, dass nicht jede Frucht oder jedes Gemüse derzeit rentabel in Innenräumen angebaut werden kann, gibt es mehrere andere Nachteile und Herausforderungen, denen sich die vertikale Landwirtschaft stellen muss. Diese müssen ebenso angegangen werden wie die Probleme der traditionellen Landwirtschaft.

Vier Herausforderungen von Vertical Farming sind:

• Ein zentrales Problem der vertikalen Landwirtschaft ist der hohe Energieverbrauch, hauptsächlich aufgrund der Notwendigkeit künstlicher Beleuchtung und Klimatechnik. Dies führt zu höheren Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Anbau in Gewächshäusern oder im Freiland, selbst bei ausschließlicher Nutzung erneuerbarer Energien. So ergab eine Studie, dass das in einer niederländischen Indoor-Farm angebaute vertikale Gemüse 16-mal mehr Emissionen verursachte als das, das im Freien angebaut wurde.
• Der hohe Energiebedarf führt auch zu der zweiten großen Herausforderung: hohe Betriebskosten. Besonders angesichts steigender Energiepreise ist dies zu einem kritischen Faktor für die Weiterentwicklung dieser Methode geworden.
• Eine weitere große Herausforderung sind die hohen Investitionskosten. Da der Bau vollautomatischer Systeme oft zu enormen Vorlaufkosten führt, müssen sie perfekt an die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Standorts angepasst werden – wie Sonneneinstrahlung oder Temperatur. Mit anderen Worten: Wir sollten die vertikale Landwirtschaft nicht isoliert betrachten. Stattdessen ist es wichtig, ein genau auf die örtlichen Gegebenheiten zugeschnittenes Hardware-Konzept zu verwenden, das Natur und automatisierte Produktion zusammenbringt.
• Schließlich liegt eine weitere Herausforderung darin, dass, wie bereits erwähnt, viele wichtige Nutzpflanzen – einschließlich wesentlicher Grundnahrungsmittel – noch nicht rentabel in Vertical Farms angebaut werden können. Dies gilt leider nicht nur für weniger lebensnotwendige Produkte wie Avocados, sondern auch für grundlegende Nahrungsmittel, auf die Menschen in ihrer täglichen Ernährung angewiesen sind, wie Weizen.

Fazit

Die traditionelle Landwirtschaft steht heute vor tiefgreifenden Herausforderungen, die durch das schnelle Bevölkerungswachstum und die Auswirkungen des Klimawandels verschärft werden. Diese Probleme erfordern dringend innovative Lösungen, um eine nachhaltige und effiziente Lebensmittelproduktion sicherzustellen. Die moderne Landwirtschaft ist entscheidend, um diese Herausforderungen anzugehen.

In diesem Kontext bietet Vertical Farming vielversprechende Ansätze, um Ressourcen zu schonen und unabhängig von wetterbedingten Unsicherheiten Lebensmittel zu produzieren. Die Fähigkeit, Nahrungsmittel unter kontrollierten Bedingungen anzubauen, kann helfen, einige der drängendsten Probleme der traditionellen Landwirtschaft zu lösen, wie Landnutzung und Wasserknappheit.

Auch die vertikale Landwirtschaft kommt jedoch nicht ohne Nachteile. Hohe Energiekosten sowie hohe Investitionskosten und die begrenzte Anwendbarkeit auf bestimmte Pflanzen stellen Herausforderungen dar, die angegangen werden müssen.

Es ist wichtig zu betonen, dass Vertical Farming und andere moderne landwirtschaftliche Methoden die traditionelle Landwirtschaft nicht ersetzen können und sollten. Vielmehr bieten sie wertvolle Ergänzungen, um die bestehenden Probleme in der Lebensmittelproduktion zu bewältigen. Die Integration innovativer Techniken mit bewährten landwirtschaftlichen Praktiken wird entscheidend sein, um eine nachhaltige und zukunftssichere Nahrungsmittelversorgung für die wachsende Weltbevölkerung zu gewährleisten.