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Traditionelle Landwirtschaft stößt unter bestimmten Bedingungen an ihre Grenzen, zum Beispiel nach extremen Wetterereignissen oder in Gebieten mit einer hohen Bevölkerungsdichte und damit einer großen Nachfrage. „Vertical Farming ist hier eine wertvolle Ergänzung: Lebensmittel können verbrauchernah, wetterunabhängig und platzsparend angebaut werden“, erklärt Dr. Vanesa Calvo-Baltanás, die an der Forschungsplattform TUMCREATE in Singapur arbeitet. Sie ist die leitende Wissenschaftlerin einer Studie, die das Potenzial von der Landwirtschaft unter kontrollierten Umweltbedingungen, wie dem Vertical Farming, untersuchte.

Urbane Lebensmittelproduktion mit Proteins4Singapore

Die Studie betrachtet sechs Lebensmittelgruppen in einem vertikalen Anbausystem mit zehn Schichten: Nutzpflanzen, Algen, Pilze, Insekten, Fisch und kultiviertes Fleisch. Im Vergleich zu Getreide vom Feld können die untersuchten Lebensmittel den Eiweißertrag pro Fläche fast um das Dreihundertfache und bei Pilzen und Insekten um das über 6.000-fache steigern. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass dieser Anstieg des Gesamt- und Eiweißertrags durch den Anbau unter kontrollierten Bedingungen Vorteile für die Umwelt mit sich bringt. Der Flächenverbrauch und Einsatz von Pflanzenschutzmitteln reduzierten sich über alle Lebensmittelgruppen hinweg.

Das Team ermittelte theoretische Schätzungen basierend auf zuvor veröffentlichten experimentellen Daten. Hierfür haben die Forschenden ein quantitatives Framework erstellt, um den Ertrag und die potenziellen Umweltauswirkungen der Landwirtschaft unter kontrollierten Umweltbedingungen zu bewerten, also Bedingungen, wie sie im Vertical Farming vorkommen.

Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des Projekts durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Erforschung nachhaltiger und funktioneller Proteine für die Versorgung urbaner Gebiete wie Singapur. Mit der „30-by-30“-Strategie will der Stadtstaat bis 2030 30 Prozent des eigenen Nahrungsmittelbedarfs vor Ort produzieren. Die Ergebnisse der Studie bestätigen, dass Vertical Farming ein ressourceneffizienter Teil dieser Strategie sein kann.

Zirkuläre und effiziente Ressourcennutzung

„Das Potenzial von Vertical Farming ist noch lange nicht ausgeschöpft“, betont , Professor für Digital Agriculture an der TUM und Lead Principal Investigator bei TUMCREATE. Laut den Forschenden bietet Vertical Farming neben erhöhten Erträgen noch weiteres Optimierungspotenzial. So könnten Pilze und Insekten dazu dienen, Ressourcenkreisläufe schließen, indem sie die Abfallprodukte anderer Indoor-Kulturen zu essbaren und nahrhaften Lebensmitteln verarbeiten.

Pilze und Insekten sind außerdem Lebensmittel, die in der Produktion wenig Licht benötigen. Lebensmittel dieser Art sind im Vertical Farming besonders interessant, da sie den Energieverbrauch und die damit verbundenen Kosten senken und dadurch den Hauptnachteil des Vertical Farming überwinden.

Akzeptanz und Förderung

Die größten Herausforderungen für Anbausysteme unter kontrollierten Bedingungen sind laut den Forschenden der hohe Energiebedarf und die gesellschaftliche Akzeptanz. Bestimmte Lebensmittel, die hier Vorteile bieten, wie z. B. Algen und Insekten, werden derzeit von vielen Verbrauchern nicht angenommen. „Die Landwirtschaft unter kontrollierten Umweltbedingungen kann die Lebensmittelproduktion revolutionieren. Um ihr volles Potenzial auszuschöpfen, sind jedoch technologische Fortschritte, interdisziplinäre Forschung zur Lösung der Energiefragen, politische Anreize und Aufklärung in der Gesellschaft erforderlich“, sagt Dr. Calvo-Baltanás. Mit den Ergebnissen dieser Studie stellt das Team eine Bewertungsgrundlage für Entscheidungsträgerinnen und -träger in Politik, Industrie und Forschung vor, betont die Forscherin. Damit trage die Studie dazu bei, fundierte Entscheidungen für eine nachhaltige Lebensmittelproduktion zu treffen.