Boden und Wasser werden weltweit knapp, immer mehr Menschen müssen ernährt werden. Böden, Gewässer und Umwelt werden dafür vergiftet. Die Landwirtschaft braucht neue Wege, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Eine Idee ist das vertical oder indoor Farming: Pflanzen wachsen vollkontrolliert und geschichtet in Innenräumen. Ohne Pilze und Schädlinge, Wasser wird optimiert und mehrfach verwendet, ohne Herbizide oder Pestizide. Mit extrem hohen Erträgen, gleichzeitig kann sich die „Natur“ erholen. Wie das geht erklärte Prof. Senthold Asseng von der Technischen Universität München (TUM) im Lindenkeller. Seit Jahren baut er in Dürnast Weizen ohne Sonnenlicht und Boden an.
Pflanzen brauchen von der Saat bis zur Ernte vieles: Wasser, Nährstoffe, Licht und Zeit. Doch beim Anbau auf dem Feld kann nicht alles jederzeit erfüllt werden: Das Wetter, die Bodeneigenschaften und Krankheiten können das Wachstum und so auch die Ernte massiv beeinflussen. Gleichzeitig muss die Landwirtschaft weltweit immer mehr Menschen ernähren: im Jahr 1950 waren es zwei Milliarden Menschen, heute sind es über acht Milliarden. „Weizen, Mais, Reis und Kartoffeln sind die weltweiten Hauptnahrungsmittel. Allein für Weizen benötigt man 2,2 Millionen Quadratkilometer Anbaufläche, das ist etwa die Hälfte der EU“, erläuterte Asseng. Er beschäftigt sich unter anderem mit dem Einsatz von Pflanzenmodellen zur Unterstützung autonomer Roboter-gestützter Anbausysteme im Feld und in einer vollständig umweltkontrollierten vertikalen Farm. „Beim immer erfolgreicheren Anbau in der Landwirtschaft vergiften wir unsere Gewässer mit Stickstoff und Phosphor und unsere Böden mit Mycotoxinen, Arsen und Cadmium. Also müssen wir ganz schnell etwas ändern.“
Asseng stellte dafür indoor farming vor: Weizen wächst ohne Boden in einer Nährstofflösung unter LED-Leuchten. Ganz ohne Sonnenlicht und Erde. Die Leuchten strahlen bis zu 20 Stunden am Tag – vor allem im roten Spektrum, weil das effizienter für die Photosynthese ist. „Die Pflanzen wachsen so wesentlich schneller, es sind fünf bis sechs Ernten pro Jahr mit enormen Erträgen möglich. Ein Top-Bauer in Irland schafft 10 bis 15 Tonnen Weizenertrag pro Hektar, weltweit sind es drei Tonnen je Hektar. Indoor wären bis zu 200 Tonnen auf einem Hektar möglich“, berichtete Asseng. Und das ganze ohne den Einsatz von Spritzmitteln, auf kleiner Fläche, da die Felder übereinandergestapelt werden können. Es gibt keinerlei Belastung für die Umwelt und die Natur-Felder können sich erholen. „Da wir bei ganz vielen Werten, etwa für Temperatur oder Licht, noch nicht wissen, welche die idealsten für die Pflanze sind, sind die Erträge wohl noch steigerbar. Zudem hat unsere Forschung ergeben, dass die Qualität des indoor-Weizens dem auf dem Feld ebenbürtig ist.“
Das große Problem von indoor farming: die enormen Energiekosten, vor allem für die Lampen. „Auf dem Feld benötigt eine Ernte je Kilo Weizen rund 1300 kWh Sonnenenergie, wir brauchen indoor nur 650 kWh. Doch bei den Stromkosten in Deutschland von 20 Cent je kWh kostet ein Kilo Weizen 14 Euro – also unbezahlbar“, sagte Asseng. Erst durch den massiven Einsatz von PV und Windkraft und einem viel billigeren Strompreis, der nicht höher als 3 Cent je kWh liegen darf, wäre Indoor-Weizen auf dem Preis-Niveau von Feld-Weizen. „Allerdings muss man auch die enormen Subventionen der Landwirtschaft mit einberechnen in die Kosten.“
In Europa sieht Asseng für das vertical farming viel Potenzial, um die Umwelt zu entlasten und dem Arbeitskräftemangel entgegenzuwirken. In Nord-Afrika kann man damit sehr viele Menschen ernähren, der Nahe Osten wird von Importen unabhängig und Mega-Städte können sich selbst ernähren. „Aber es ist noch viel Forschung dafür notwendig“, sagte Asseng.