Tegen 2050 telt de aarde tien miljard bewoners. Tegelijk neemt de oppervlakte landbouwgrond per persoon af. Hoe voeden we al die mensen? Verticale landbouw belooft een oplossing: als we niet meer in de breedte kunnen uitbreiden, dan maar in de hoogte. ‘Binnenkort wordt elektriciteit bijna gratis. Dan zijn er geen grenzen meer aan wat we in verticale boerderijen kunnen kweken.’
Laat een kind een boerderij tekenen en de kans is groot dat het plaatje tractors en graanvelden bevat, varkentjes aan een trog en zonnebloemen. Blozende boeren in blauwe overalls en met brede strohoeden tegen de zon. Maar een boerderij ziet er, zeker vandaag, anders uit dan dat romantische beeld. Aan de deur van Nordic Harvest staan geen beslijkte laarzen. We stappen binnen in een magazijn bevolkt met mensen in stofjassen, chirurgenmaskers en latexhandschoenen. Torens met bladgroenten vullen de ruimte.
We zijn in het Deense Taastrup, een ingedutte buitenwijk van Kopenhagen, waar de bewoners elke zaterdag gedisciplineerd hun voortuintjes millimeteren. Aan de rand van een industrieterrein herbergt deze hangar de grootste verticale boerderij van Europa. In groenteflats van veertien hoog groeien rucola, ijsbergsla, boerenkool en koriander die, dixit de website van het bedrijf, ‘zelfs gesmaakt wordt door mensen die normaal geen koriander lusten’. ‘In een kiemkamer laten we eerst de zaden ontkiemen’, vertelt oprichter en directeur Anders Riemann. ‘Twee à drie weken na het zaaien, oogsten we.’
Deze planten zien nooit het licht van de zon, maar fotosynthetiseren op een ritme bepaald door rode en blauwe ledlampen. Ze strekken hun wortels niet uit in een bodem, wel in een inert medium – een materiaal dat enkel de wortels ondersteunt en verder de groei niet beïnvloedt. Nordic Harvest gebruikt een speciaal ontwikkelde gel, maar met pakweg steenwol kan het ook. Op strategische momenten krijgen de planten water toegediend, aangevuld met exact afgemeten hoeveelheden stikstof, calcium, fosfor en andere voedingsstoffen die ze normaal uit de bodem halen.
Hydroponische landbouw, heet dat, gewassen kweken zonder bodem. In serres gebeurt niets anders. Daar passen telers licht, vochtigheid en temperatuur aan om de best mogelijke omstandigheden te voorzien voor gewassen. Om het groeiseizoen te verlengen, de oogst te vergroten. Verticale landbouw gaat een stap verder: het koppelt productie volledig los van weer, wind en jaargetijde. Zelfs de beperkingen van de landoppervlakte vallen weg – een verticale boer kan zo hoog verbouwen als hij wil.
Meer voedsel op minder land
De Wereldgezondheidsorganisatie becijferde dat tegen 2050 9,7 miljard mensen op onze planeet wonen, het equivalent van een tweede Europa en een tweede Afrika extra. Twee derde daarvan zal in steden wonen. We worden ook rijker. Vooral in Azië zorgt welvaartsgroei voor een stijgende vraag naar vlees, eieren en zuivelproducten. Wat de druk verhoogt om meer mais, sojabonen en andere veevoeders te telen. Luidens ngo World Resource Institute moeten we in 2050 56 procent meer voedsel produceren dan nu.
Tegelijk krimpt de oppervlakte aan beschikbare landbouwgrond per persoon. Naar verwachting is die in 2050 meer dan de helft kleiner dan in 1960. Het land geraakt op. In de toekomst moeten we het ook klaren met minder fosfor – een cruciaal ingrediënt voor kunstmest – en zoet water. Terwijl de VN berekenden dat de landbouw tegen 2050 twintig procent méér water behoeft, stuiten we nu al op de limieten. Rivieren reiken niet meer tot aan de zee en de gletsjers van Azië, die een half continent van water voorzien, krimpen aan een schrikbarend tempo. Het massale uitsterven van insecten dreigt gewassen zonder bestuiving te laten.
Verticale landbouw koppelt productie volledig los van weer, wind en jaargetijde
Kort gezegd: de bevolking van onze planeet groeit sneller dan onze capaciteit om die te voeden. Synchroon daarmee ontspoort het klimaat. Droogte, extreme hitte, overstromingen en verwoestijning steken steeds vaker stokken in de wielen van de voedselproductie. Hadden we vroeger meer voedsel nodig, dan kapten we bossen en draineerden we moerassen. Dat is niet langer een optie. Landbouw palmt al bijna de helft van het bewoonbare land in – een oppervlakte ter grootte van Zuid-Amerika voor gewassen, een van Afrika voor vee.
Dat vernietigde hele ecosystemen, van de tropische regenwouden tot de prairies. Om ons bord te vullen, vervuilden we rivieren en meren, roeiden we dieren en planten uit en droegen we flink bij aan de klimaatcrisis. De landbouw heeft de fragiele balans op aarde compleet ontwricht. Nu moeten we milieu en voedselproductie opnieuw in evenwicht brengen. Daarvoor bestaat geen mirakeloplossing. We moeten méér telen op het land dat we al aangeboord hebben en onze diëten verduurzamen, lees: loskoppelen van dierlijke producten. Zuiniger omspringen met de schaarse middelen en verspilling vermijden. Een derde van het voedsel geraakt ergens in de keten verloren.
Om het eerste punt aan te pakken – opbrengst verhogen op bestaand land – kunnen we technologie inzetten. Dat gaat van simpele ingrepen als mechanisatie tot disruptieve, hoogtechnologische oplossingen. Denk aan genbewerking en cellulaire landbouw. Ook verticale landbouw valt onder die categorie. Want: als we niet in de breedte kunnen uitbreiden, dan misschien wel in de hoogte?
Deense bossen
Anders Riemann is overtuigd van het potentieel. Hij somt alle voordelen op: zijn planten palmen minder plaats in, verspillen minder water en hebben geen pesticiden nodig. Ze zijn langer houdbaar, hun kwaliteit is consistent en Riemann weet exact wanneer hij kan oogsten. Daardoor is de aanlevering gegarandeerd. ‘En dat in tijden waarin Brexit, Covid-19 en de oorlog in Oekraïne overal bevoorradingsketens doen wankelen.’ Door vlak bij de stad te produceren, liggen de transportkosten lager.
Denen eten jaarlijks 20.000 ton sla, kruiden en boerenkool, de gewassen die Nordic Harvest teelt. Twee derde daarvan komt uit het buitenland. ‘Verse kruiden arriveren met het vliegtuig uit Kenia, Tanzania en Zuidoost-Azië, sla en boerenkool met de vrachtwagen uit Spanje en Italië’, moppert hij. Dat systeem vindt hij niet enkel weinig duurzaam, maar ook fragiel. De afgelopen jaren zorgden sneeuw en Saharastof voor mislukte oogsten in het Middellandse Zeegebied. ‘Terwijl wij zeventien keer per jaar oogsten. Zeker in de winter is de kwaliteit hoger dan die import.’
‘Of neem nu water’, gaat Riemann verder. ‘Met een liter produceren we een kilo plantenmassa. Er is geen verlies. Nul. Zelfs niet door transpiratie, omdat we dat water recupereren. Vergelijk dat met een serre in Denemarken: 80 liter per kilo. Een veld doet nog slechter, 250 liter.’ In een afgesloten ruimte zijn geen pesticiden nodig. Nordic Harvest weert ongedierte en schimmels door de omgeving hermetisch af te sluiten. Werknemers passeren door luchtdouches, dragen witte pakken en raken de planten nooit aan. Meststoffen kunnen ook niet in waterlopen belanden.
Twintig minuten na de oogst liggen de gewassen in de koelruimte, waardoor ze hun suikers optimaal behouden. En doordat de planten nooit in aanraking komen met pesticiden of de bodem moeten consumenten hun sla of kruiden niet wassen. Gevolg: een verlengde houdbaarheid, tot minstens twee weken. De concurrentie, zo pocht Riemann, haalt maximum vijf dagen. ‘Een van onze klanten voerde vroeger 400 kilo basilicum uit Azië in. De controles op de luchthaven duurden zo lang dat de helft al in de vuilbak belandde.’
Voor Riemann betekent de verticale landbouw een carrièrewending van jewelste. Jaren werkte hij als bedrijfsanalist in de scheepvaart en bij een investeringsbank. ‘Daar konden werknemers bij goede prestaties tot honderd procent bovenop hun salaris verdienen. Maar ik dacht: wat met mijn eigen prestaties? Als ik op pensioen ga, ben ik dan tevreden met wat ik heb bereikt?’ De aha-erlebnis volgt wanneer hij zich afvraagt of leds al sterk genoeg zijn voor fotosynthese. Na een weekend van research en rekensommen, ‘verbaasde ik me erover dat nog niet de hele wereld volgestouwd was met verticale boerderijen.’
Riemanns belangrijkste motivatie komt voort uit frustratie. Hij vertelt hoe bossen ooit Denemarken bedekten. Tegen 1800 had intensieve landbouw de natuur weggedrumd naar uithoeken van het land, er bleven slechts twee procent bossen over. ‘Het ergste is: met onze toegenomen koopkracht moedigen we boeren in Zuid-Amerika aan om hún bossen te kappen. We vernielen niet enkel onze eigen natuur, ook die van een ander. Het is aan ons om het evenwicht te herstellen – door onze kennis en technologie in te zetten.’ Riemann berekende dat twintig voetbalvelden volstaan om Denemarken te voorzien van sla en kruiden. De uitgespaarde ruimte, zo hoopt hij, geven we terug aan de natuur.
Een dag van 26 uur
In de Gelderse Vallei, gebombardeerd tot food valley van Nederland, opent Leo Marcelis een klimaatkamer. Voor sommige slaplanten is het daar dag, voor andere nacht. Door de hoeveelheid, de intensiteit of de kleur van het licht te manipuleren – pakweg blauw ’s ochtends, rood in de namiddag – hoopt Marcelis de groei van de planten gunstig te beïnvloeden. ‘Zo stijgt het gehalte aan vitamine C als we tijdens de dagen voor de oogst de hoeveelheid licht sterk verhogen’, zegt hij.
Als hoogleraar Tuinbouw aan de Universiteit van Wageningen wijt Marcelis zijn carrière aan onderzoek naar de glastuinbouw. Hij probeert te begrijpen hoe planten in serres groeien en hoe ze reageren op licht, temperatuur, koolstofconcentratie of luchtvochtigheid. ‘Dat deed ik vaak in dit soort klimaatkamers – hier kan je één factor aanpassen en zien wat er gebeurt.’ De verticale landbouw kwam er de laatste tien jaar bij. ‘Een onderzoek op één laag of op tien, dat maakt weinig verschil.’
Zijn onderzoek moet de teelt winstgevender maken. Door met minder licht meer planten te produceren, verlaagt de kostprijs. In een proef test hij of een dag van 20 of 26 uur de groei verandert. Want, zo legt hij uit, net als mensen volgen planten een circadiaan ritme, een interne klok die ervoor zorgt dat een dag ongeveer 24 uur duurt. ‘Bij buitenplanten is die precies 24 uur – de overgang van licht naar donker reset de klok. Maar afhankelijk van het ras kan de intrinsieke klok een paar uur verschillen.’ Door te spelen met het tijdstip waarop de ‘zon’ op- en ondergaat, onderzoekt hij of dat een impact heeft op de ontwikkeling.
Overijverige start-ups goochelen met cijfers. Ze beweren dat verticale landbouw vijf tot zelfs honderd keer productiever is dan reguliere kweek. Marcelis grijnst. Hij krijgt die beweringen vaak onder ogen. ‘De vraag is: wat vergelijk je? Als vuistregel geldt dat een laag in de verticale landbouw qua productiviteit in de buurt zit van een serre in Nederland of België. Daar teel je gemakkelijk vijf tot acht keer meer dan op dezelfde oppervlakte op het veld.’ Vermenigvuldig je dat met 15 lagen, dan bekom je inderdaad indrukwekkende aantallen. Maar, zo nuanceert Marcelis, veel hangt af van de hoeveelheid licht. ‘Geef je vier keer meer licht, dan is het logisch dat een plant sneller groeit. Maar waar ligt het economisch optimum?’
Een brood van 27 dollar
Daarmee snijdt hij een heikel punt aan. Een verticale boerderij is duur. Om te beginnen lopen de opstartkosten hoog op. Een vierkante meter kost acht tot tien keer meer dan in een serre. De vergelijking met het veld loopt helemaal mank: Australische onderzoekers berekenden dat een verticale boerderij tot 850 keer duurder uitvalt. Al hebben de torenhoge vastgoedprijzen in steden down under daar veel mee te maken. Bij Nordic Harvest excuseert Riemann zich voor de ontvangst in een grijze bunker. ‘Ik heb al mijn geld in de productie gestoken’, verklaart hij.
Daar komen gepeperde energierekeningen bij. Op het veld schijnt de zon gratis, verticale boeren moeten ervoor betalen. Gevolg: voorlopig zijn enkel de meest hoogwaardige gewassen economisch rendabel, waarover dadelijk meer. Goedkopere gewassen teelt de traditionele landbouw aan gunstigere prijzen. Zo becijferde Louis Albright, hoogleraar milieutechnieken van Cornell University, dat een brood gemaakt met tarwe uit verticale landbouw 27 dollar zou kosten.
Verticale boeren betalen voor zon. Een brood gemaakt met tarwe uit verticale landbouw zou 27 dollar kosten
Om duurzaam aan verticale landbouw te doen, moet de energie uit groene bronnen komen. Zonnepanelen, bijvoorbeeld. Maar criticasters menen dat die, afhankelijk van hun efficiëntie, tot twintig keer meer plaats zouden inpalmen dan de boerderij zelf. Zo gaat veel van de ruimtewinst opnieuw verloren. Volgens een recente Scandinavische studie stoot verticale landbouw weliswaar minder broeikasgassen uit dan de glastuinbouw, maar méér dan de reguliere teelt. Zelfs voordat de gasprijzen explodeerden, geraakten vele verticale boerderijen amper uit de kosten. Bovendien valt af te wachten of het uitgespaarde land effectief aan de natuur wordt teruggegeven en niet, pakweg, gebruikt wordt om huizen, snelwegen of fabrieken te bouwen.
Luchtgroenten
Intussen schieten de verticale boerderijen niettemin als paddenstoelen uit de grond. Growing Underground teelt in tunnels en bunkers onder Londen. Elders dienen scheepscontainers en verlaten mijnschachten. Schotland wil zelfs jonge boompjes kweken in verticale boerderijen. Die groeien er zes keer sneller dan buiten en moeten dienen om het land te herbebossen.
Toch komen vooral bladgroenten en kruiden uit verticale boerderijen. Logisch: als licht geld is, wil je daarvan zoveel mogelijk omzetten in een verkoopbaar product. Planten veranderen fotonen in biomassa, verklaart Riemann. ‘De businesscase is het gunstigst voor gewassen waarvan je alle plantenmassa – minus de wortels – kan verkopen. Bij een tomaat moet je investeren in stam en bladeren, pas daarna verkrijg je voeding.’ Marcelis beaamt. ‘Ik kan technisch gezien alles. De vraag is alleen: wat kan er economisch?’
Voorlopig zijn dat de kleinste plantjes met grote winstmarges. Een kilo kruiden is tot tweehonderd keer meer waard dan een kilo graan. Granen groeien bovendien te hoog om efficiënt te stapelen. Ze zijn te goedkoop te telen in traditionele landbouw, vangen een te lage prijs op de markt, kunnen gemakkelijk en lang opgeslagen worden en moeten dus niet met het vliegtuig getransporteerd worden. ‘Ik sluit niet uit dat we ooit graan verticaal telen’, zegt Marcelis. ‘Maar de weg is nog heel lang.’
Tarwe levert, samen met rijst en mais, wel het leeuwendeel van onze calorieën. Bladgroenten bevatten calorieën noch proteïnen. De wereld voeden we dus niet met verticale landbouw. Marcelis vindt dat naast de kwestie. ‘Het voedselvraagstuk draait om meer dan calorieën alleen. Voor ondervoede mensen zijn calorieën cruciaal, maar er zijn evenveel mensen die te veel of ongebalanceerd eten. Voor hen zijn verse groenten net belangrijk.’
In de praktijk blijkt winstgevendheid niet de enige beweegreden om met verticale landbouw te beginnen. Het draait evengoed om zelfredzaamheid. Zo is het geen toeval dat Singapore Sky Greens installeert, zes meter hoge torens met 26 lagen ‘luchtgroenten’. De stadstaat, een zakdoek groot, wil tegen 2030 in 30 procent van zijn eigen voedsel voorzien. De gewassen kosten tien procent meer dan import, maar die prijs betaalt Singapore graag. Dubai pootte de grootste verticale boerderij ter wereld neer. Het snikhete Midden-Oosten beschikt over weinig water of vruchtbaar land, maar heeft energie in overvloed. ‘Hoe slechter het klimaat, hoe groter de voordelen’, zegt Marcelis. ‘Of je dit nu op de noordpool, in de Sahara of in de ruimte zet, met elektriciteit en een beetje water kan je produceren.’
Efficiënte leds
In de schaduw van het moderne hoofdkantoor van Colruyt Group in Halle ligt een betonnen loods. Hier leren toekomstige magazijniers van de Belgische winkelketen met de vorkheftruck rijden. ‘Dit is ons oudste distributiecentrum’, zegt Wannes Voorend, coördinator Onderzoek & Ontwikkeling bij Colruyt Group. ‘Symbolisch dat we net hier zulke hoogtechnologische plantjes kweken.’ Hij opent een deur naar een zwoele ruimte waar Colruyt Group twee jaar lang basilicum voor Bio-Planet teelde. Momenteel ligt de commerciële productie even stil voor verdere experimenten.
Bij Colruyt Group gaan kostenbesparing en duurzaamheid hand in hand. Denk aan de gesloten diepvriezen, de flappen aan de versafdeling, maar ook de groene stroom die Colruyt Group zelf opwekt. ‘We zetten in op duurzaamheid omdat we geloven dat die aanpak het langst overeind blijft – zowel ecologisch als economisch’, zegt Voorend. ‘De ecologische kost van vandaag is de economische van morgen. Dat zie je met water, elektriciteit, CO2.’ Deze verticale boerderij geeft bijgevolg een perfecte indicatie van wat al dan niet winstgevend kan zijn. De kenmerkende focus op efficiëntie trekt Colruyt Group namelijk ook hier door.
Zo recupereert het team van Voorend warmte en water. Het water komt van het dak, elektriciteit van eigen groene bronnen. ‘En we gebruiken de efficiëntste golflengtes, blauw en rood. Dat is trouwens de reden waarom planten er groen uitzien: die kleur weerkaatsen ze.’ Colruyt Group verkent de mogelijkheden van verticale landbouw sinds 2016, toen de prijs van leds fors daalde. ‘Omdat hun energie-efficiëntie nog onvoldoende was, ontwikkelden we samen met het Lichtlabo van de KU Leuven leds die tot 30 procent efficiënter zijn.’ In tegenstelling tot de meeste verticale boerderijen regelt Colruyt Group niet het klimaat van de ruimte, enkel die rond het plantje.
Achteraf ruiken en proeven we de basilicum: opvallend scherp en vol. ‘De kwaliteit is veel constanter dan van basilicum uit serres’, zegt Voorend. ‘Daar blijf je afhankelijk van het buitenklimaat. De zomers zijn iets te warm, de winters te koud. Wij genieten het hele jaar van het perfecte tussenseizoen. Hier is het altijd lente.’ Voorend noemt verticale landbouw een ‘belangrijke blijver’, zeker in verstedelijkt gebied. ‘Het is niet dé oplossing voor het voedseltekort. Maar hoe onvoorspelbaarder het klimaat wordt, hoe meer het belang zal toenemen.’
Veredeling
Voorstanders zien ruimte voor vooruitgang. Veel hangt af van hoe de technologie zich ontwikkelt. Hoe evolueren zonnepanelen? Verbeteren leds voldoende? Kunnen we minder licht verloren laten gaan? Keldert de prijs van groene energie? ‘Hoe meer hernieuwbare energie op het net, hoe vaker de prijzen negatief zijn’, aldus Riemann. Als we windmolens en zonnepanelen bouwen om gezinnen van elektriciteit te voorzien, profiteren bedrijven als Nordic Harvest op momenten dat de productie het gebruik overstijgt. Nordic Harvest draait nu al dag en nacht om. ‘En op sommige dagen geven we onze planten misschien 18 uur licht, op andere zes. De planten zijn dat gewoon: ook buiten schijnt de zon niet altijd even fel.’
Tot zover de hardware, maar ook aan de software, de planten, valt nog te sleutelen. Veredelaars kunnen rassen ontwikkelen die het goed doen onder specifieke omstandigheden – die positief reageren op bepaalde lichtgolflengtes, minder bladeren aanmaken of meer bessen voortbrengen. ‘Momenteel gebruiken we vooral rassen bedoeld voor de serre’, zegt Marcelis. ‘Er valt nog zoveel te ontdekken.’ Hij gelooft dat de methodes altijd relatief duur zullen blijven. Daarom moeten verticale boeren op andere manieren meerwaarde bieden. Door levering, versheid of een betere kwaliteit te garanderen. In Japan teelt een verticale boerderij zoetere aardbeien. ‘Consumenten zijn ook best bereid om meer te betalen voor verse aardappelen zonder vlekken en rimpels’, vult Riemann aan. Nordic Harvest wil het repertoire uitbreiden met paksoi, aardbeien.
Riemann wijst naar de achterkant van het magazijn. ‘Achter die muur verviervoudigen we in 2023 de productie. 500 extra supermarkten. Dan moet blijken hoe rendabel deze site kan zijn.’ Een studie van het Duitse Centrum voor Lucht- en Ruimtevaart gelooft dat verticale landbouw in de komende tien jaar tien procent van de versafdeling voor zijn rekening kan nemen – waarbij het vers definieert als voedsel dat voor minstens 90 procent uit water bestaat. Ook Statista verwacht een verdriedubbeling van de markt.
Intussen droomt Riemann van appartementsgebouwen in de stad die woonruimte combineren met verticale landbouw. De overtollige hitte van de boerderijen kan de woongedeeltes verwarmen. ‘Zo gaat voedselproductie een integraal onderdeel uitmaken van de stadsinfrastructuur, net als een elektriciteitsnetwerk, riolering of wegen.’ Hij geeft toe dat de sector nog matuur moet worden. Verticale boerderijen moeten bewijzen dat ze winst kunnen draaien op iets anders dan bladgewassen. ‘Maar vijftig jaar geleden kon de windturbine niet concurreren met steenkool, olie of gas. Nu wel. Sommige voorspellingen zeggen dat hernieuwbare elektriciteit binnen 20 of 30 jaar bijna gratis zal zijn. Als dat zo is, dan zijn er geen grenzen meer aan wat je in een verticale boerderij kan telen.’
Dit artikel werd gerealiseerd met de steun van het Fonds Pascal Decroos voor bijzondere journalistiek.
