Pflanzenanbau aus der Luft: Aeroponik bietet neue Hoffnung für eine von Land- und Wasserknappheit betroffene Welt

Mit neuen Technologien und Konzepten, die sich entwickeln, nehmen die landwirtschaftlichen Methoden ebenfalls spannende Wendungen. Eine solche Innovation ist die Aeroponik, die wörtlich das Wachstum in der Luft bedeutet. 

Im konkreten Kontext der Landwirtschaft ist es eine Technik, Pflanzen in nährstoffreicher Nebelumgebung zu kultivieren, ohne dass Erde benötigt wird. 

Laut Schätzungen von Marktforschungen hat es in den letzten Jahren bemerkenswerte Dynamik gewonnen, auf über US$870 Millionen im Jahr 2022 von US$523,7 Millionen im Jahr 2017. Die Wachstumsrate deutet darauf hin, dass es bald zu einer milliardenschweren Industrie weltweit werden wird. 

Mehrere Vorteile treiben das Wachstum der Aeroponik voran, aber der bedeutendste ist ihr minimaler Wasserbedarf. Sie benötigt 80–90 % weniger Wasser als die bodenbasierte Landwirtschaft und kann mehr Pflanzen in kürzerer Zeit als die traditionelle Feldwirtschaft bieten. 

Außerdem erfordert sie nicht, dass große Landflächen für eine bedeutende Kultivierung in Menge und Vielfalt zur Verfügung stehen. Ihre Wachstumswissenschaft, die wir im Detail besprechen werden, macht sie umweltfreundlich mit deutlich geringerem CO₂‑Fußabdruck.

Mehrere Unternehmen bilden die Anbieter‑Dienstleistungen, treiben das Wachstum voran und stärken die Führungsposition in dieser Kategorie, darunter:

• AeroFarms LLC,
• AEssense Corp
• Agrihouse Brands
• Altihouse Farms
• Barton Breeze
• Bifarm Tech
• Biopolus
• Bowery Farming
• CleanGreens Solutions
• Evergreen Farm
• Freight Farms
• Future Growing
• Good Life Growing
• Hexagro Urban Farming
• LettUs Grow
• Living Green Farm
• Neofarms GmbH, and more. 

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Die Wissenschaft hinter der Aeroponik

Zu Beginn erfordert Aeroponik keinen Boden, damit die Erzeugnisse wachsen können. Stattdessen werden in der Luft schwebende Wurzeln mit einem nährstoffreichen Nebel bewässert. Mit anderen Worten, die Luft dient als Boden und der Nebel als Wasserquelle. 

Damit die Wurzeln den nährstoffreichen Nebel aufnehmen können, muss die Aufhängung der Wurzeln in einer vollständig oder teilweise geschlossenen Atmosphäre erfolgen. Die geschlossene Atmosphäre muss klimatisiert sein, damit die schwebenden Wurzeln die richtige Menge an Licht und Luft zusammen mit dem Nebel erhalten. 

Der Anbau in einer geschlossenen und kontrollierten Atmosphäre bedeutet mehr Sauerstoff für die Pflanzen zur Nahrungsproduktion und deutlich weniger Chancen für Schädlinge und andere pflanzenzerstörende Risiken. 

Studien zeigen, dass in der Aeroponik Pflanzen 100 %igen Zugang zu Kohlendioxid für die Photosynthese haben, zwischen 450 ppm und 780 ppm. Sie verbraucht zudem 70 % weniger Wasser als die Hydroponik, die Praxis, Pflanzen in einer Nährlösung zu kultivieren, mit oder ohne ein erdloses Substrat zur physischen Unterstützung. 

In der Aeroponik bedecken biologisch abbaubare Schäume den unteren Stängelbereich einer Pflanze, um sie schließlich mit den Öffnungen der Aeroponik‑Kammer zu verbinden oder einzufügen. Die nährstoffreiche Flüssigkeit wird in diesen Kammern durch Sprühen in automatisierten, häufigen Intervallen verteilt. 

Innovationen im Bereich der Aeroponik

Die Rolle der Technologie in der Aeroponik zeigt sich in allen Phasen ihres Lebenszyklus, einschließlich der genauen Moderation von Umweltfaktoren wie Wasserverbrauch, Raumoptimierung und Schädlings- und Krankheitskontrolle. 

Zur Vereinfachung unserer Diskussionen haben wir die Rolle der Technologie in der Aeroponik in vier Bereiche unterteilt: Umwelt‑Monitoring‑Sensoren, Einsatz von IoT, Daten und KI, um den Produktionsprozess intelligenter zu machen, Technologie zur Verbesserung von Dispensern und Techniken für erneuerbare Energien. 

Umwelt‑Monitoring‑Sensoren

Diese Sensoren überwachen in Echtzeit eine Vielzahl von Umweltfaktoren, einschließlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Nährstoffgehalte. Sie befähigen Landwirte, fundierte Entscheidungen zu treffen, wie sie ihren Prozess verbessern können. Zusätzlich bieten diese Lösungen Optionen zur Integration automatisierter Steuerungssysteme, um sich an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen.

Einsatz von KI, IoT und Daten

Diese Lösungen, oft zusammen als Industrie 4.0 bezeichnet, helfen, die Effizienz auf vielfältige Weise zu optimieren. Sie können repetitive Aufgaben automatisieren, Pflanzenkrankheiten frühzeitig erkennen, geeignete Präventivmaßnahmen vorschlagen und große Datenmengen analysieren, die für das Pflanzenwachstum entscheidend sind. 

Technologie zur Verbesserung von Dispensern

Dispenser‑bezogene Technologien spielen eine entscheidende Rolle für den Erfolg der Aeroponik. Die Aufgabe der Dispenser in der Aeroponik besteht darin, Pflanzen Nährstoffe und Wasser zuzuführen. Zu diesen Dispensern gehören Zerstäuber, Sprühgeräte, Nebler, Ultraschall‑Dispergierung, Wasserpumpen und Zentrifugalpumpen. 

Der Einsatz von erstklassiger Dispenser‑Technologie stellt sicher, dass Pflanzen die präzise Dosierung erhalten. Automatisierte Dispenser‑Technologie hilft, manuelle Arbeit zu reduzieren und Ressourcen zu sparen.

Techniken für erneuerbare Energien

Aeroponik ist eine geeignete Anbaumethode, um mehrere erneuerbare, alternative Energieoptionen zu nutzen. Man kann Aeroponik‑Farmen durch Solar‑ oder Windenergie betreiben, wodurch die Abhängigkeit von umweltschädlicher Netzstromversorgung reduziert wird. Der sparsame Einsatz erneuerbarer Energien kann für Aeroponik‑Bauern auch deutlich kosteneffizient sein, wenn sie eine entsprechende Skalierung erreichen. 

In einem idealen Szenario sollten all diese technologischen Eingriffe optimale Beiträge dazu leisten, Aeroponik zu einer effizienten Landwirtschafts‑Option zu machen. 

Allerdings ist Aeroponik eine aufstrebende Technik, die sich noch in der Entwicklung befindet; es wird Zeit benötigen, um die Renditen jeder dieser Investitionen zu maximieren. 

In diesem Zusammenhang müssen wir auch bedenken, dass es viele Jahre der Forschung und zahlreiche Versuche und Fehler in der Praxis erforderte, um den heutigen Stand zu erreichen.

Die Entwicklungsgeschichte der Aeroponik

Der Begriff Aeroponik ist fast 70 Jahre alt, wurde 1957 von F.W. Went für das luftbasierte Anbauverfahren von Kaffee- und Tomatenpflanzen geprägt. Das Unternehmen GTi von R.J. Stoner stellte erstmals Aeroponik‑Geräte für den kommerziellen Einsatz her. 

Herr Stoner vermarktete es als das Genesis Rooting System. Er gilt auch als der „Vater der amerikanischen Aeroponik‑Technologie“. 2013 patentierte Dewey Davidson, ein langjähriger Hobbygärtner und Erfinder, den Dewey Mister 2013. 

Seitdem haben neue Erfindungen, Innovationen und technologische Konzepte dazu beigetragen, dass die Aeroponik Jahr für Jahr wächst und ihr Potenzial realisiert wird. 

Transformative Unternehmen im Bereich der Aeroponik

 1. Aerofarms

AeroFarms ist seit 2004 einer der führenden Akteure in diesem Bereich. Einige Merkmale, die es in den letzten zwei Jahrzehnten von anderen abgehoben und die Führungsposition in der Kategorie gesichert haben, sind seine Expertise in der Schaffung vollständig kontrollierter Umgebungen sowie die Fähigkeit, optimierte Pflanzenbiologie‑Setups, intelligentere Daten und patentierte Anbaustoffe zu nutzen. 

Seine proprietäre Technologie hat das Pflanzenwachstum mit 95 % weniger Wasser und null Pestiziden optimiert. 

Der Aufbau modernster Aeroponik‑Fähigkeiten bei Aerofarms dreht sich darum, einen idealen interdisziplinären Raum zu schaffen, in dem Innovation gedeihen kann. Es ist ein Raum, in dem Gartenbau auf Genetik, Ingenieurwesen, Lebensmittelsicherheit, Datenwissenschaft, Ernährung und mehr trifft. 

Aerofarms hat bis heute mehr als 550 verschiedene Pflanzensorten angebaut, darunter Blattgemüse, Beeren, Tomaten und mehr. 

Gegründet von David Rosenberg, Ed Harwood und Marc Oshima und mit Sitz in Newark, New Jersey, USA, ist Aerofarms ein vollständig finanziertes Unternehmen mit bisher elf Finanzierungsrunden. Es hat insgesamt dreizehn Investoren darunter fünf Lead‑Investoren. Die Farm sammelte am 28. September 2023 mehr als US$70 Millionen. 

2. LettUs Grow

LettUs Grow ist ein weiterer Kategorienführer in diesem Bereich, dessen Ingenieurteam mit Hektar‑großen Gewächshausplanern zusammenarbeitet, um den nächsten Durchbruch in der Controlled Environment Agriculture (CEA) zu entwickeln, bekannt als Aeroponic Rolling Benches. 

Diese hochmoderne Innovation, mit LettUs Grows patentierten, düsenfreien Aquaponik‑Lösungen, wird zu stark verbesserten Anbaueffizienzen und überlegenen Erträgen bei deutlich reduziertem Wasserverbrauch führen. 

Die patentierten Bänke werden in modularen, skalierbaren und einfach zu installierenden Formaten verfügbar sein. Sie eignen sich für ein vielfältiges Pflanzensortiment und sind für eine universelle Passform in kommerziellen einstöckigen Gewächshäusern und Indoor‑Farming‑Stacks konzipiert. 

Das Unternehmen behauptet, dass der Einsatz dieser Lösungen die Erträge für kommerzielle Produzenten um bis zu 20 % steigern kann, bei deutlich reduziertem Wasserverbrauch im Vergleich zur Hydroponik. 

Gegründet von Ben Crowther, Charlie Guy und Jack Farmer und mit Sitz in Bristol, Vereinigtes Königreich, ist LettUs Grow ein Series‑A‑Startup. Es hat bisher sechs Finanzierungsrunden durchgeführt. In seiner letzten Finanzierungsrunde sammelte es am 23. März 2023 2,5 Millionen Pfund. 

3. Barton Breeze

Barton Breeze, ein weiterer führender Name in der Aeroponik, hat seine Wirksamkeit bereits in mehr als 800.000 Quadratfuß automatisierter Farmen in Indien bewiesen, wobei mehr als sechzig Pflanzensorten angebaut wurden, was zu über 1.450.000 Kilogramm Lebensmittel pro Jahr führt. 

Das Weltwirtschaftsforum erkannte die Bemühungen von Barton Breeze in einem Bericht vom 22. März 2022 an, da das Unternehmen bereits 10 Hektar vertikale Farmen im Anbau hat und 3.250 Tonnen Erzeugnisse aus mehr als 65 verschiedenen Pflanzensorten produziert. 

Das Unternehmen sammlte am 28. Februar 2023 in seiner Seed‑Runde 66 Millionen indische Rupien. Barton Breeze hat seinen Hauptsitz in Gurgaon, Haryana, Indien und ist seit 2018 tätig. 

4. Aeroponik‑Safrananbau

In einem weiteren Fall hat ein einzigartiges indisches Startup aus Gandhinagar, Bundesstaat Gujarat, eine authentische Methode zur Kultivierung von Safran mittels Aeroponik entwickelt. Es ist einzigartig, weil es eine traditionell kühle Klimapflanze in der heißen und trockenen Atmosphäre des Bundesstaates anbaut. 

Das Startup wurde im Dezember 2021 von Sahil Ninama und Mayank Dabhi gegründet und im Swarnim Incubation Center der Swarnim Startup and Innovation University inkubiert. 

Nicht nur hat das Startup die Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Wetter gelöst, sondern es hat auch sichergestellt, dass die Ernte viermal im Jahr zu einem Viertel der traditionellen Produktionskosten kultivierbar ist. Die Gründer behaupten zudem, dass es keine Qualitätsverschlechterung gibt, selbst bei gesteigerten Produktionsmengen. 

Das kommerzielle Szenario der Aeroponik: Ein globaler Kontext

Ein Bericht der vom Weltwirtschaftsforum veröffentlicht wurde, glaubt, dass Aeroponik zu einer echten globalen Alternative zur traditionellen Kultivierung werden könnte. Da sie Pflanzen ohne Erde und mit minimalem Wasserverbrauch wachsen lässt, bietet sie Hoffnung für trockene Regionen, in denen die bekannte Anbaumethode schwierig ist. 

Das WEF hat die Nützlichkeit der Aeroponik in einem Land wie Jordanien, unter anderem, wo Wasser knapp ist und Farmen mehr als 52 % des Wasserverbrauchs des Landes ausmachen, hervorgehoben. Angesichts des wachsenden Interesses an nachhaltigen Anbaumethoden weltweit hat eine Umfrage mehr als 110 Aeroponik‑Unternehmens‑Startups in Nord- und Südamerika, Europa, dem Nahen Osten und Indien identifiziert.

Aeroponik: Chancen und Herausforderungen

In Bezug auf Chancen erfordert Aeroponik eine moderate Infrastruktur. Alles, was sie benötigt, ist eine Lichtquelle, um den Pflanzen die Photosynthese und Energiespeicherung zu ermöglichen, ein stoffähnliches Medium, das die Pflanzen von ihren Wurzeln trennt und ihnen Halt zum Wachsen gibt, sowie ein nährstoffreicher Nebel in der Lösungskammer, den die Wurzelsysteme aufnehmen können. 

Da die Aquaponik auf dem Recycling der Nährlösung basiert, verschwendet sie kein Wasser. Dennoch benötigt sie Strom, um Pumpen und künstliches Licht zu betreiben, das den Pflanzen beim Wachstum hilft. 

Damit Aeroponik wirklich gedeihen kann, ist die Schulung und Ausbildung der Landwirte unerlässlich. Der Landwirt muss kontinuierlich weitergebildet werden, um mit einem Feld Schritt zu halten, das von Innovationen und neuen Technologien geprägt ist. Ein Bereich, in dem Schulung zwingend erforderlich ist, ist die Sauberhaltung des Systems.

Insgesamt geht es beim Erfolg in der Aeroponik darum, eine Kombination von Faktoren erfolgreich zu handhaben. Eine unsachgemäße Handhabung eines einzelnen Faktors könnte das gesamte System zum Scheitern bringen. 

Aeroponik muss zudem über eine robuste Struktur verfügen, die die ordnungsgemäße Versorgung mit Licht und Luft, insbesondere für die exponierten Pflanzenteile, gewährleistet. 

Aeroponik, die über zwei Hauptkomponenten – Wurzeln und Kronen – funktioniert, ist zudem teilweise von der Hydroponik abhängig. Daher muss jeder Landwirt, der Aeroponik nutzen möchte, über fundierte Kenntnisse der Hydroponik verfügen. Beispielsweise muss Aeroponik ein Backup‑System für die Versorgung der Pflanzen mit den notwendigen Nährstoffen haben, falls das bestehende System ausfällt. 

Eine Hochdruck‑(80 psi) Membranpumpe wird in der Hochdruck‑Aeroponik eingesetzt, um Nährstoffe über 20‑50 mm Nebelköpfe zu den Wurzeln zu transportieren. Solches Notfallwissen ist für den erfolgreichen Betrieb einer Aeroponik‑Farm erforderlich. 

Dies kann nur durch ganzheitliche Schulungen und Aufklärung darüber erreicht werden, wie der Anbau verschiedener Pflanzen und Kulturen unter unterschiedlichen Bedingungen funktioniert.

Aeroponik: Was die Zukunft bringt

Die Weltbevölkerung steigt stark an, und damit wird auch die Nachfrage nach Nahrung zunehmen. Laut Schätzungen der Vereinten Nationen wird die globale Bevölkerung bis 2100 fast 11 Milliarden erreichen.

Das Angebot an natürlichem Wasser und Land kann nicht proportional wachsen, da diese begrenzte Ressourcen wie fossile Brennstoffe sind. Traditionelle landwirtschaftliche Methoden verbrauchen fast 70 % des weltweiten Wassers. Wenn dieser Trend anhält, wird prognostiziert, dass bis 2025 fast 2 Milliarden Menschen in wasserknappen Gebieten leben werden.

Aeroponik hat sich bereits als Lösung für diese Herausforderungen erwiesen. Laut Zahlen von AeroFarms erfordern ihre Techniken nur 1 % des Landes, das bei konventioneller Landwirtschaft erforderlich wäre. Das Unternehmen glaubt, dass Aeroponik bis zu 390‑mal effizienter bei der Flächennutzung sein könnte, um das gleiche Volumen an Erträgen zu erzeugen, und bis zu 26 Ernten pro Jahr ermöglicht.

Aber Aeroponik wird ihr volles Potenzial nur entfalten, wenn sie echte Skalierbarkeit bietet. Um ein ergänzendes System zur konventionellen Landwirtschaft zu werden, müsste sie erfolgreich in vielen weiteren Bereichen angewendet werden, um das Produktionsvolumen zu erreichen, das unser Planet benötigt.

Mit florierenden Innovationen ist die Möglichkeit, Aeroponik als praktikable Alternative zur bodenbasierten Landwirtschaft zu nutzen, keine ferne Realität mehr. 

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