Anfang des Jahrhunderts kommt die Idee von in Hochhäusern angebauten Nahrungsmitteln auf – und wird schnell als unrealistisch abgetan. Doch mittlerweile ist das Konzept gefragt. Das hat vor allem mit einer neuen Entwicklung zu tun.

Die Menschheit wächst und mit ihr die Städte. Im Jahr 2050 werden drei Viertel aller Menschen in Städten wohnen, prognostizieren die Vereinten Nationen. Gleichzeitig steigt der Bedarf an Nahrung und damit an landwirtschaftlicher Fläche. Es wird also eng auf unserem Planeten. Eine vielversprechende Lösung für dieses Problem: vertikale Landwirtschaft. Und zwar dort, wo die Nahrung benötigt wird - in den Städten selbst.

Aufgekommen ist diese Idee im Jahr 1999, als Dickson Despommier, ehemaliger Professor der Columbia Universität in New York, gemeinsam mit Studenten das Konzept des vertical farmings entwickelte. Ihre Idee: Nutzpflanzen sollen in hohen, mehrstöckigen Gebäuden innerhalb der Stadt angebaut werden. Energie zum Wachsen sollen die Pflanzen aus künstlichem Licht beziehen. Mit Nährstoffen versorgt werden sie von einem geschlossenen Wasserkreislauf. Zucht und Ernte erfolgen vollautomatisch, ein 18-stöckiges Farm-Gebäude soll auf diese Weise 50.000 Menschen mit Nahrung versorgen können.

"Im Jahr 1999 hörte sich das verrückt an", sagte Despommier mehr als ein Jahrzehnt später bei einem öffentlichen Vortrag. Verrückt genug, dass nach und nach die Medien das Thema begeistert aufgriffen. Denn vertikale Farmen scheinen der Ausweg aus einer ganzen Reihe von Problemen der Landwirtschaft zu sein: Sie sind platzsparend und reduzieren Transportkosten, da das angebaute Gemüse direkt in den Städten konsumiert wird. Weniger Kraftstoffverbrauch von Lastwagen bedeutet auch einen geringeren Ausstoß des Treibhausgases CO2.

Zum anderen können in den Farmen hocheffiziente Bewässerungsmethoden eingesetzt werden, was Ressourcen schont. Hydrokultur heißt ein schon länger bekanntes Verfahren, bei dem Pflanzen nicht mehr in Erde, sondern in einem anorganischem Substrat wachsen und mit nährstoffreichem Wasser versorgt werden. Eine modernere und noch effizientere Variante ist die Aeroponik, bei der die freiliegenden Wurzeln der Pflanzen von Zerstäubern mit Wassertröpfchen benetzt werden.

Weitere Vorteile von vertikalen Farmen: Die geschlossenen Systeme machen Pestizide überflüssig, da Unkräuter und Tiere draußen bleiben. Die Anlagen kommen zudem mit weit weniger Dünger aus, was die natürlichen Gewässer schont. Doch der wohl größte Trumpf: Vertikale Farmen sind völlig unabhängig von Klima, Wetterschwankungen und Jahreszeiten – und können ein Vielzahl an Ernten pro Jahr einfahren.

Gigantische Energieverschwendung?

Salate wachsen bei AeroFarms in den USA unter kontrollierten Bedingungen. So soll 95 Prozent weniger Wasser verbraucht werden - im Vergleich zur Anzucht auf freiem Feld. (Foto: imago/Xinhua)

Allerdings meldeten sich nach der Welle der ersten Euphorie die Kritiker zu Wort: Nutzpflanzen mit künstlichem Licht heranzuziehen, sei eine gigantische Energieverschwendung, monierten Forscher noch Ende des vergangenen Jahrzehnts. Doch bereits zu dieser Zeit war eine Entwicklung im Gange, die der Idee von den grünen Wolkenkratzern neues Leben einhauchte: der Siegeszug der LED.

Leuchtdioden setzen anders als herkömmliche Glühlampen einen Großteil der zugeführten Energie in Licht um und sind beim Verbrauch wesentlich kostengünstiger. Auch können sie viel selektiver eingesetzt werden: Da Pflanzen nur bestimmte Anteile am natürlichen Licht nutzen, reichen für vertikale Farmen LEDs aus, die rot, blau und infrarot leuchten. Und waren LEDs vor einigen Jahren noch schier unerschwinglich, sind die Preise seitdem deutlich gefallen.

Dank dieser Entwicklungen wird Despommiers Idee der "Hängenden Gärten" der Neuzeit möglicherweise doch noch Realität. Bisher zeigen sich bereits die ersten Ansätze, wenn auch noch in begrenztem Umfang. Aber in fast allen Industrieländern sprießen in jüngster Vergangenheit Start-ups aus dem Boden, welche an der entsprechenden Technik tüfteln.

So stellt sich der Architekt Vincent Callebaut die Farm-Wolkenkratzer der Zukunft vor.

In Deutschland gehört etwa das Berliner Unternehmen Infarm zu den Pionieren des vertical farmings. In der Hauptstadt hat Infarm bereits ein Netzwerk kleiner Gewächsregale installiert. In mehreren Super- und Großmärkten stehen die gläsernen Schränke, in denen unter rotierenden LED-Lampen auf mehreren Etagen Basilikum und Petersilie wachsen - und nach der Ernte an Ort und Stelle verkauft werden.

In noch größerem Maßstab existieren vertikale Farmen bereits in den USA. Heraus ragt dabei die Firma Aerofarms mit einer rund 21 Hektar großen Anlage in Newark im Bundesstaat New Jersey. Laut den Betreibern kann die aufwendige Bio-Fabrik pro Jahr fast eine Million Kilogramm Nahrung produzieren - und das bereits wirtschaftlich. Bisher allerdings nur Salate, da diese zu den Pflanzen mit einem relativ hohen Preis pro Gewicht zählten, wie Mitgründer David Rosenberg gegenüber "The Voice Of America" einräumt.

Größte vertikale Farm steht in Japan

Vorreiter beim vertical farming ist jedoch Japan: Seit der Atomreaktorkatastrophe im Jahr 2011 sind dort die garantiert nicht radioaktiven Salate aus mehrstöckigen Gewächshäusern äußerst beliebt. Mittlerweile existieren rund 200 Indoor-Gewächshäuser auf den japanischen Inseln.

In der Stadt Kameoka betreibt das Unternehmen Spread Co. die von der Fläche her größte vertikale Farm der Welt. In zwei Türmen werden hier vier Salatarten auf bis zu 16 Ebenen herangezogen. Insgesamt sind dies 25 Hektar Anbaufläche, was in etwa 35 Fußballfeldern entspricht. 21.000 Salatköpfe produziert die Pflanzenfabrik täglich für Supermärkte und Restaurants in Tokio und Umgebung. Eine weitere, noch effizientere und leistungsfähiger Anlage soll noch dieses Jahr ihren Betrieb aufnehmen. Zusammen sollen sie fast 20 Millionen Salatköpfe pro Jahr produzieren.

Die Marktforscher von Global Market Insights rechnen daher damit, dass auch aufgrund sich immer weiter verbessernder Technik der weltweite Umsatz mit vertikalen Farmen von 2 Milliarden US-Dollar im vergangenen Jahr auf mehr als 13 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 anwachsen wird. Auch Googles Zukunfts-Stratege Ray Kurzweil prophezeite bereits vor drei Jahren, dass die 2020er Jahre eine "Dekade der Revolution der vertikalen Landwirtschaft" werden könnte.