Crops verbouwen uit de lucht: Aeroponics biedt nieuwe hoop voor een wereld onder druk van land en water

Met nieuwe technologieën en concepten die ontstaan, nemen de landbouwmethoden ook spannende wendingen. Een van die innovaties is Aeroponics, wat in de eenvoudigste literaire vorm betekent groeien in de lucht. 

In de precieze context van de landbouw is het een techniek om planten te kweken in een voedingsrijke nevelomgeving zonder dat er grond nodig is. 

Volgens schattingen van marktonderzoek heeft het de afgelopen jaren aanzienlijke tractie gekregen, groeiend tot meer dan US$870 miljoen in 2022 vanaf US$523,7 miljoen in 2017. Het groeipercentage geeft aan dat het binnenkort een miljardenindustrie wereldwijd zal worden. 

Verschillende voordelen drijven de groei van Aeroponics, maar het meest significante is het minimale waterverbruik. Het heeft 80-90% minder water nodig dan op grond gebaseerde landbouw en kan meer planten in minder tijd leveren dan traditionele landbouw op velden. 

Bovendien vereist het geen grote hoeveelheid land om betekenisvolle teelt in volume en variëteit uit te voeren. De groeiscience, die we in detail zullen bespreken, maakt het milieuvriendelijk met aanzienlijk minder CO₂‑voetafdruk.

Verschillende bedrijven vormen de leveranciersdiensten, die de groei stimuleren en leiderschap voor de categorie vergroten, waaronder:

• 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. 

Klik hier om alles te leren over verticale landbouw.

De wetenschap achter Aeroponics

Om te beginnen vereist Aeroponics geen grond voor de productie. In plaats daarvan worden wortels die in de lucht hangen bewaterd met een voedingsrijke nevel. Met andere woorden, de lucht dient als de grond en de nevel als de waterbron. 

Om de voedingsrijke nevel op te nemen, moet de ophanging van de wortels plaatsvinden in een volledig of gedeeltelijk gesloten atmosfeer. De gesloten atmosfeer moet klimaatgestuurd zijn zodat de hangende wortels de juiste hoeveelheid licht en lucht ontvangen samen met de nevel. 

Teelt in een gesloten en gecontroleerde atmosfeer betekent meer zuurstof voor de planten voor voedselproductie en aanzienlijk minder kans op plagen en andere plantverval‑kwetsbaarheden. 

Studies tonen aan dat in aeroponics planten 100% toegang hebben tot koolstofdioxide voor fotosynthese, tussen 450 ppm en 780 ppm. Het verbruikt ook 70% minder water dan hydroponics, de praktijk van het kweken van planten in een voedingsoplossing met of zonder een grondloze substraat voor fysieke ondersteuning. 

In aeroponics bedekken biologisch afbreekbare schuimen het onderste stamgebied van een plant om uiteindelijk te verbinden of in te voegen in de aeroponics kameraporties. De voedingsrijke vloeistof wordt in deze kamers verspreid via sproeien in geautomatiseerde, frequente intervallen. 

Innovaties in de Aeroponics‑ruimte

De rol van technologie in Aeroponics is duidelijk in alle fasen van de levenscyclus, inclusief de nauwkeurige regulering van omgevingsfactoren zoals waterbesparing, ruimte‑optimalisatie en plaag‑ en ziektebestrijding. 

Voor het gemak van onze discussies hebben we de rol van technologie in Aeroponics onderverdeeld in vier verticale gebieden: omgeving‑monitoringssensoren, gebruik van IoT, Data en AI om het productieproces slimmer te maken, technologie om dispensers te verbeteren, en hernieuwbare energietechnieken. 

Omgevingsmonitoringssensoren

Deze sensoren monitoren een reeks omgevingsfactoren in realtime, inclusief temperatuur, vochtigheid en voedingsniveaus. Ze stellen boeren in staat weloverwogen beslissingen te nemen over hoe ze hun proces kunnen verbeteren. Daarnaast komen deze oplossingen met geautomatiseerde besturingssysteemintegratieopties om zich aan te passen aan veranderende omgevingscondities.

Gebruik van AI, IoT en Data

Deze oplossingen, vaak samen genoemd als Industrie 4.0, helpen de efficiëntie op meerdere manieren te optimaliseren. Ze kunnen repetitieve taken automatiseren, plantziekten vroegtijdig detecteren, geschikte preventieve maatregelen suggereren en grote hoeveelheden data analyseren die cruciaal zijn voor plantengroei. 

Technologie om dispensers te verbeteren

Dispenser‑gerelateerde technologieën spelen een cruciale rol bij het succesvol maken van aeroponics. De taak van de dispensers in aeroponics is om voedingsstoffen en water aan planten te leveren. Deze dispensers omvatten atomizers, sproeiers, nevelapparaten, ultrasone dispersie, waterpompen en centrifugaalpompen. 

Het hebben van de beste dispensertechnologie zorgt ervoor dat planten de precieze dosering krijgen. Geautomatiseerde dispensertechnologie helpt handarbeid te verminderen en middelen te besparen.

Hernieuwbare energietechnieken

Aeroponics is een geschikte landbouwtechniek om meerdere hernieuwbare, alternatieve energieopties te benutten. Men kan aeroponics‑boerderijen van stroom voorzien via zonne‑ of windenergie, waardoor de afhankelijkheid van milieuschadelijke netstroom wordt verminderd. Verstandig gebruik van hernieuwbare energie kan ook aanzienlijk kosteneffectief zijn voor aeroponics‑boeren wanneer ze schaal bereiken. 

In een ideaal scenario zouden al deze technologische interventies optimale bijdragen moeten leveren aan het maken van aeroponics een efficiënte landbouwkeuze. 

Echter, aangezien aeroponics een opkomende techniek is, die nog groeit in zijn manoeuvres, zal het tijd kosten om de opbrengsten van elk van deze investeringen te maximaliseren. 

In deze context moeten we ook onthouden dat het vele jaren onderzoek en verschillende proef‑en‑foutprocessen op de toegepaste fronten heeft gekost om te komen waar we vandaag staan.

De evolutietijdlijn van Aeroponics

De term Aeroponics bestaat bijna 70 jaar, bedacht door F.W. Went in 1957 voor het luchtgroeiproces om koffie‑ en tomatengewassen te cultiveren. R J Stoner’s bedrijf GTi vervaardigde als eerste aeroponicsapparatuur voor commercieel gebruik. 

Meneer Stoner commercialiseerde het als het Genesis Rooting System. Hij wordt ook beschouwd als de ‘vader van de Amerikaanse aeroponics‑technologie.’ In 2013 patenteerde Dewey Davidson, een langdurige hobbyist, tuinier en uitvinder, de Dewey Mister 2013. 

Sindsdien hebben nieuwe uitvindingen, innovaties en technologische concepten aeroponics geholpen jaar na jaar te groeien om zijn potentieel te realiseren. 

Transformatieve bedrijven in het veld van Aeroponics

 1. Aerofarms

AeroFarms is een van de leidende spelers in deze ruimte, met aanwezigheid sinds 2004. Enkele kenmerken die het hebben laten opvallen en categorie‑leiderschap hebben gevestigd in de afgelopen twee decennia zijn expertise in het creëren van volledig gecontroleerde omgevingen en het vermogen om te werken met geoptimaliseerde plantbiologie‑opstellingen, slimmere data en gepatenteerde groeidoekmedia. 

Zijn eigen technologie heeft de gewasgroei geoptimaliseerd met 95% minder water en nul pesticiden. 

Het bouwen van geavanceerde aeroponics‑mogelijkheden bij Aerofarms draait om het creëren van een ideale interdisciplinaire ruimte voor innovatie om te floreren. Het is een ruimte waar tuinbouw samenkomt met genetica, engineering, voedselveiligheid, datawetenschap, voeding en meer.

Aerofarms heeft tot nu toe meer dan 550 verschillende plantvariëteiten gekweekt, inclusief bladgroenten, bessen, tomaten en meer. 

Opgericht door David Rosenberg, Ed Harwood en Marc Oshima en gevestigd in Newark, New Jersey, Verenigde Staten, is Aerofarms een volledig gefinancierd bedrijf met elf financieringsrondes tot nu toe. Het heeft dertien investeerders in totaal, inclusief vijf lead‑investeerders. De boerderij haalde meer dan US$70 miljoen op 28 september 2023. 

2. LettUs Grow

LettUs Grow is een andere categorie‑leider in deze ruimte, met een team van ingenieurs die samenwerken met hectare‑grote kasontwerpers om de volgende doorbraak te ontwikkelen in Controlled Environment Agriculture (CEA), bekend als Aeroponic Rolling Benches. 

Deze geavanceerde innovatie, met de gepatenteerde nozzle‑vrije aquaponics‑aanbiedingen van LettUs Grow, zal resulteren in sterk verbeterde groeiefficiëntie en superieur rendement bij veel lagere waterconsumptie. 

De gepatenteerde banken zullen beschikbaar zijn in modulaire en schaalbare, gemakkelijk te installeren formaten. Ze zullen toepasbaar zijn voor een divers portfolio van gewassen, ontworpen voor een universele pasvorm in commerciële enkel‑laag kassen en indoor farming stacks. 

Het bedrijf beweert dat het inzetten van deze oplossingen de opbrengsten kan verhogen tot 20% voor commerciële telers met veel lagere waterconsumptie vergeleken met hydroponics. 

Opgericht door Ben Crowther, Charlie Guy en Jack Farmer en gevestigd in Bristol, Verenigd Koninkrijk, is LettUs Grow een Series‑A startup. Het heeft tot nu toe zes financieringsrondes gehad. In de laatste financieringsronde haalde het 2,5 miljoen pond op 23 maart 2023.

3. Barton Breeze

Barton Breeze, een andere toonaangevende naam in aeroponics, heeft al zijn effectiviteit bewezen in meer dan 800.000 vierkante voet geautomatiseerde boerderijen in India, met meer dan zestig plantvariëteiten gekweekt, resulterend in meer dan 1.450.000 kilogram voedsel per jaar. 

Het World Economic Forum erkende de inspanningen van Barton Breeze in een rapport van 22 maart 2022 voor het al hebben van  10 hectare verticale boerderijen onder teelt, met een productie van 3.250 ton gewassen uit meer dan 65 verschillende gewasvariëteiten.

Het bedrijf raised 66 miljoen Indiase roepies in zijn seed‑ronde op 28 februari 2023. Barton Breeze heeft zijn hoofdkantoor in Gurgaon, Haryana, India. Het is sinds 2018 in werking.

4. Aeroponics Saffron Farming

In een ander geval heeft een uniek Indiaas startup uit Gandhinagar, de staat Gujarat, een authentieke manier ontwikkeld om saffraan te cultiveren via aeroponics. Het is uniek omdat het een traditioneel koeler klimaatgewas cultiveert in de hete en droge atmosfeer van de staat. 

De startup werd in december 2021 opgericht door Sahil Ninama en Mayank Dabhi en werd geïncubeerd bij het Swarnim Incubation Center van Swarnim Startup and Innovation University. 

Niet alleen heeft de startup de uitdagingen met betrekking tot het weer opgelost, maar het heeft ervoor gezorgd dat het gewas vier keer per jaar teeltbaar is tegen een kwart van de traditionele productiekosten. De oprichters beweren ook dat er geen kwaliteitsverslechtering is opgemerkt, zelfs bij verhoogde productieniveaus. 

Het commerciële scenario van Aeroponics: een wereldwijde context

Een rapport gepubliceerd door het World Economic Forum gelooft dat aeroponics zal opkomen als een werkelijk wereldwijd alternatief voor traditionele teelt. Aangezien het gewassen laat groeien zonder grond en met minimaal watergebruik, biedt het hoop voor droge regio’s waar teelt via bekende middelen moeilijk is. 

Het WEF heeft het nut van aeroponics opgemerkt in een land als Jordanië, onder andere, waar water schaars is en boerderijen meer dan 52% van de watervoorziening van het land gebruiken. Door deze groeiende interesse in duurzame landbouwmethoden wereldwijd, heeft een enquête meer dan 110 aeroponische startup‑bedrijven geïdentificeerd in Noord‑ en Zuid‑Amerika, Europa, het Midden‑Oosten en India.

Aeroponics: kansen en uitdagingen

In kansen vereist aeroponics matige infrastructuur. Alles wat het nodig heeft is een lichtbron om de planten te laten fotosynthetiseren en energie op te slaan, een doekachtig medium om de planten van hun wortels te scheiden en hen ondersteuning te geven om te groeien, en een voedingsrijke nevel in de oplossingskamer zodat de wortelstelsels kunnen absorberen. 

Aangezien aquaponics werkt op het recyclen van de voedingsoplossing, verspilt het geen water. Het vereist echter nog steeds elektriciteit om pompen te laten draaien en kunstlicht om de planten te laten groeien. 

Voor Aeroponics om echt te floreren, is training en educatie van de boeren een must. De boer heeft continue bijscholing nodig om bij te blijven met een veld dat bruist van innovatie en de komst van nieuwe technologieën. Een van de gebieden waar training een must is, is hoe het systeem schoon te houden.

Al met al draait succes in aeroponics om het succesvol omgaan met een combinatie van factoren. Onjuiste omgang met één kan het hele systeem doen falen. 

Aeroponics moet ook een robuuste structuur hebben die de juiste toevoer van licht en lucht mogelijk maakt, vooral naar de blootgestelde plantdelen. 

Aeroponics, werkend via twee hoofdcomponenten, wortels en bladerdak, is ook gedeeltelijk afhankelijk van hydroponics. Daarom moet elke boer die aeroponics wil benutten een goede kennis van hydroponics hebben. Bijvoorbeeld, aeroponics moet een back‑upsysteem hebben voor het leveren van de benodigde voedingsstoffen voor de planten als het bestaande systeem faalt. 

Een hogedruk (80 psi) diafragmapomp wordt gebruikt in hogedruk‑aeroponics om voedingsstoffen aan de wortels te leveren via 20‑50 mm nevelkoppen. Dergelijke contingentie‑kennis is noodzakelijk om een aeroponics‑boerderij succesvol te runnen. 

Dit kan alleen komen uit holistische training en educatie over hoe teelt werkt voor diverse planten en gewassen onder verschillende omstandigheden. 

Aeroponics: wat de toekomst brengt

De bevolking van de planeet neemt steil toe, en daarmee zal ook de vraag naar voedsel stijgen. Volgens schattingen van de Verenigde Naties zal de wereldbevolking naar verwachting bijna 11 miljard bereiken tegen 2100.

De aanvoer van natuurlijk water en land kan niet evenredig groeien, aangezien dit beperkte hulpbronnen zijn, vergelijkbaar met fossiele brandstoffen. Traditionele landbouwmethoden verbruiken bijna 70 % van het wereldwater. Als deze trend zich voortzet, wordt verwacht dat bijna 2 miljard mensen in water‑stress gebieden zullen leven tegen 2025.

Aeroponics is al naar voren gekomen als een oplossing voor deze uitdagingen. Volgens cijfers van AeroFarms, vereisen hun technieken slechts 1% van het land dat nodig zou zijn bij conventionele landbouw. De boerderij gelooft dat aeroponics tot 390 keer efficiënter kan zijn in het gebruik van land om hetzelfde volume gewassen te verbouwen, met tot 26 oogsten per jaar. 

Maar aeroponics zal alleen zijn ware potentieel realiseren als het echte schaalbaarheid biedt. Om een aanvullend systeem te worden voor conventionele landbouw, zou het de kracht moeten hebben om succesvol toegepast te worden in veel meer gebieden om het productievolume te evenaren dat onze planeet nodig heeft.

Met innovaties die floreren, is de mogelijkheid om aeroponics als een levensvatbaar alternatief voor op land gebaseerde landbouw niet langer een verre realiteit.

Klik hier om te lezen hoe robotica de landbouw revolutioneert.