Zach Yohannes, ein begeisterter Student an der Stanford University, verfeinert eine Idee, von der er glaubt, dass sie eines Tages die gesamte Menschheit mit frischen, lokale Lebensmittel, während weniger Land und weniger Pestizide verwendet werden. Yohannes wuchs auf einer 1, 500 Hektar große Farm im kalifornischen Central Valley, wo er lernte, gleichzeitig 20 Hektar Walnussplantagen zu bewässern, aber er träumt davon, dass die nächste Generation Ackerland in Kubikmetern statt in Ackerflächen misst. Letzten Sommer, der optimistische Unternehmer wollte beweisen, dass Indoor Hydroponic Farming in großem Maßstab nicht nur möglich ist, sondern aber auch wirtschaftlich sinnvoll.

In einem hydroponischen System, eine nährstoffreiche Wasserlösung zirkuliert durch die Wurzeln der Pflanzen und ersetzt den Bedarf an Erde und herkömmlichen Düngemitteln. Diese Science-Fiction-Technik ermöglicht es Landwirten und Gärtnern, Lebensmittel in Küchen und Kellern anzubauen, auf Fensterbänken und Dächern. „Die Technik ist da, die Ressourcen sind da, das Geld ist da – irgendwie – was wir brauchen, ist, damit es getan wird, “, sagt Yohannes. Yohannes sorgte für das ganze Licht, Wasser, Luft und Nährstoffe, die für das Wachstum über 2 benötigt werden, 000 Pflanzen hydroponisch. Er hat Tomaten angebaut, Sojabohnen, Salat und Kräuter auf 8’x8’x30“ Regalen in einem umgebauten Lagerhaus auf dem Bauernhof seiner Familie. Konventioneller Anbau erfordert einen größeren Abstand der Pflanzen und während 500 Quadratfuß Boden normalerweise nur 500 Salatköpfe produzieren können, Yohannes baute auf derselben Fläche 850 Salatköpfe an.

Einst ein Nischentrend, der hauptsächlich von Indoor-Topfzüchtern dominiert wurde, Hydroponik könnte endlich den Mainstream durchbrechen. Ihre Befürworter versprechen, dass sie die Zukunft der amerikanischen Landwirtschaft verändern wird. Aber zuerst muss die Hydrokultur-Technologie ihre eigenen Grenzen überwinden, die den Fortschritt seit über 70 Jahren aufgehalten haben.

Ein verschobener utopischer Traum

Wir schreiben das Jahr 1940. Das Dritte Reich besetzt Paris. Hitler, Mussolini und Hirohito hatten gerade Papiere zur Bildung der Achsenallianz unterzeichnet. Inzwischen, Wilhelm Friedrich Gericke, Professor an der University of California Berkeley, veröffentlichte in aller Stille ein Buch über eine innovative Technologie, von der er dachte, dass sie dem Krieg ein Ende setzen würde. Seine Erfindung, die er Hydroponik nannte, würde es Ländern ermöglichen, mit weniger Ressourcen mehr Nahrungsmittel zu produzieren. „Nationen wie Italien und Japan, “ schrieb Gericke, „die durch überfüllte Bevölkerungen und unzureichende landwirtschaftliche Flächen beunruhigt sind, könnten ihre Nahrungsmittelproduktion leicht vervielfachen, “, womit die Notwendigkeit einer territorialen Expansion überwunden wird.

Wissenschaftler experimentierten seit den 1860er Jahren mit Nährlösungen in Laboratorien, als der deutsche Agrarchemiker W. Knop begann, chemische Verbindungen im Boden zu isolieren, um Düngemittel zu untersuchen. aber, Gericke schrieb, „Wissenschaftler haben den wahren Wert eines Prinzips nicht erkannt, das sie selbst in Laborexperimenten angewendet haben.“ Anstatt Nährstoffe zu verwenden, um die Bodenqualität zu verbessern, Gericke wollte, dass Landwirte in ganz Amerika ihre Weizen- und Kartoffelfelder durch die komplexen Hydrokultursysteme ersetzen, die er aus jahrelangen Experimenten mit verschiedenen Nährstoffkombinationen und Wachstumsbedingungen entwickelt hat. Seine Prototypensysteme für Tomaten, Blumen und Salatblätter führten zu Erträgen, die die damals üblichen Praktiken des konventionellen Feldanbaus übertrafen.

Gericke träumte davon, dass Hydrokultur die Art und Weise, wie Lebensmittel auf der ganzen Welt angebaut werden, grundlegend verändern würde. Es tat nicht.

Das amerikanische Militär nutzte Gerickes Technologie, um Truppen zu ernähren, die auf kleinen Inseln im Pazifischen Ozean stationiert waren. General Douglas MacArthur brachte es nach dem Krieg zu den Japanern und sie verwendeten es, um 3,18 Millionen Pfund frisches Obst und Gemüse anzubauen. Die Ausgabe von 1953 Der amerikanische Biologielehrer wies Lehrer an, Gerickes Ideen im Unterricht zu verbreiten, behaupten, „Der Schüler, der die erste Tomate oder den größten Rettich anbaut, wird genauso ein Schulheld sein wie der Quarterback, der den Gewinnpass wirft!“

Gericke träumte davon, dass Hydrokultur die Art und Weise, wie Lebensmittel auf der ganzen Welt angebaut werden, grundlegend verändern würde. Es tat nicht.

Wieso den? Ein erstmaliger Züchter muss eine beträchtliche Investition tätigen; Pumpen kaufen, Rohre, Becken, Beleuchtung, Luftfilter, Ventilatoren und Nährstoffe sowie alle Materialien, die ein konventioneller Gärtner benötigt. Hinzu kommen die Stromkosten, die für den Betrieb des Systems benötigt werden. „Die Betriebskosten können ziemlich hoch sein, weil Sie all die Faktoren bereitstellen müssen, die Sie normalerweise im Freien kostenlos erhalten. “ Yohannes räumt ein, Erklären Sie die finanziellen Grenzen der Hydrokultur.

Hydroponik erfordert auch ein komplexes Wissen in Chemie, Botanik, Sanitär und Landwirtschaft. Als Gericke versuchte, die Bauern davon zu überzeugen, seine komplizierten hydroponischen Methoden anzuwenden, biotechnologische Fortschritte bei Hybridsaatgut erwiesen sich für traditionelle Landwirte als einfachere und kostengünstigere Möglichkeit, ihre Erträge zu steigern. Die Regierungspolitik unterstützte offen groß angelegte Methoden der Rohstofflandwirtschaft. Mit dem Food and Agriculture Act von 1965 wurde die finanzielle Unterstützung traditioneller landwirtschaftlicher Praktiken festgeschrieben, und die Landwirte bauten weiterhin im Boden an; fast vergessen die glänzende Zukunft, die Gerickes Hydroponik-Systeme versprochen haben.

Grüne Träume

Aber es gab eine Gruppe von Bauern, die Gerickes Erfindungen nicht nur nützlich fanden, sondern aber profitabel. Nachdem die Nixon-Administration es zu riskant gemacht hatte, Marihuana im Freien anzubauen, Topfzüchter suchten im Inneren Unterschlupf. Und einmal dort, Gerickes hydroponisches System war da, um ihnen zu helfen, zu gedeihen.

Moce, ein ernsthafter Hydroponik-Enthusiast, arbeitet in einem Growshop außerhalb von Boston. Er wird gebeten, in diesem Artikel mit seinem Spitznamen bezeichnet zu werden, weil „die dunkle Seite der Branche“ immer noch Teile der Kultur der Hydrokultur-Community durchdringt.

Aufgrund der hohen Anfangsinvestitionen „Kurzfristig ist es nicht möglich, Gemüse im Wert von tausend Dollar anzubauen. Das Konzept ist großartig und wird sich mit der Zeit auszahlen, aber es ist eine rieselnde Rückkehr, “ sagt Moce. Alternative, eine relativ kleine Marihuana-Ernte kann Preise erzielen, die die Investition eines Züchters sehr schnell amortisieren.

Während ein Großteil der Forschungsförderung an den Universitäten in konventionelle landwirtschaftliche Methoden floss, Investitionen in die Hydroponik-Einzelhandelsbranche – angespornt, zu einem nicht geringen Teil, von Marihuana-Züchtern – blieben in den 1970er Jahren übrig, um die Entwicklung der Technologie voranzutreiben.

„Es ist mir egal, wer was anbaut. Eine Pflanze ist eine Pflanze. Aber es ist frustrierend, du weißt? Ich erzähle es ihnen, Hey, Bruder, das ist nur eine von Tausenden, die man anbauen kann.“

Jetzt, da Gemüsegärtner Hydroponik für „legitimierte“ Industrien einsetzen, Neue Hydroponik-Shops wie Moce's versuchen, die Assoziationen mit dem Schwarzmarkt abzuschütteln. Zeichen, die lesen, „Jedes Gerede über illegale Substanzen und Sie werden aufgefordert, sofort zu gehen, “ säumen die Wände seines Ladens, aber viele potenzielle Kunden fragen immer noch nach dem Anbau von Marihuana. „Es ist mir egal, wer was kultiviert, “ sagt Moce. „Eine Pflanze ist eine Pflanze. Aber es ist frustrierend, du weißt? Ich erzähle es ihnen, 'Hey, Bruder, das ist nur eine von Tausenden, die man anbauen kann.‘“

Moce sagt, dass die Menschen heute aus vielen verschiedenen Gründen Gemüse hydroponisch anbauen. Hydroponik ermöglicht es den Menschen, Pflanzen viel dichter anzubauen, als es die konventionelle Landwirtschaft erlaubt. Daher sind viele Kunden von Moce Hobbybastler, die in kleinen Häusern ohne genügend Land für einen herkömmlichen Gemüsegarten leben.

Die wachsende Besorgnis der Öffentlichkeit mit der Umwelt und den CO2-Emissionen bedeutet, dass die Amerikaner lokal und an neuen Orten Lebensmittel anbauen möchten. „Wir haben das Atom bereits gespalten und sind zum Mond geflogen. Wir können eine Paprika in ein Mehrfamilienhaus legen, “, sagt Moce.

Pfeifenträume?

Yohannes hofft, dass Vertical Farming frische, lokale Produkte für die innerstädtischen Gemeinden. „Wir versuchen, die Menschen zu ernähren, weil es ein echtes Problem sein wird, mit dem wir zu unseren Lebzeiten konfrontiert werden. “, sagt Yohannes. „Dies ist nur eine Möglichkeit, dem so effizient und nachhaltig wie möglich entgegenzuwirken.“

Aber nicht alle sind überzeugt. Melissa Brechner, der Direktor des Controlled Environment Agriculture Hydroponic Technology Transfer Center der Cornell University, hält Yohannes' Träume von Vertical Farming für weit hergeholt, bestenfalls. „Die Leute sagen, dass wir den Menschen in der Innenstadt gesundes Essen bringen wollen, Aber das eigentliche Problem mit Innenstädten ist, dass gesundes Essen viel Geld kostet.“

Brechner wies darauf hin, dass Yohannes seine Produkte mit einem Aufschlag verkaufen muss, um die Rentabilität aufrechtzuerhalten. aber das hindert die Leute, die er ernähren möchte, daran, es zu kaufen. Laut Brechner, ein urbaner hydroponischer züchter zahlt immer mehr als ein konventioneller feldbauer, weil er für die sonne bezahlen muss. „Pflanzen wachsen direkt proportional zum Licht. Wenn du ihnen also mehr Licht gibst, dann werden Sie Ihren Ertrag verbessern, “ sagt Brechner.

„Die schiere Menge an Energie, die benötigt wird, um Dinge im Lager anzubauen – wir würden in unseren leidenschaftlicheren Momenten sagen, dass es ökologisch unverantwortlich ist.“

Brechner verweist auf die Arbeit ihres ehemaligen Kollegen bei Cornell, Louis Albright. Unter Berücksichtigung der Beleuchtung und Heizung einer geschlossenen Lagerhalle oder eines Hochhauses, Albright berechnete, dass für den vertikalen Anbau eines Salatkopfes fast dreimal so viele Kilowattstunden benötigt werden wie für den Anbau in einem Glasgewächshaus außerhalb der Stadt. Selbst wenn man die CO2-Kosten für den Massenversand von Salat berücksichtigt, Er hat herausgefunden, dass es noch umweltfreundlicher ist, Salat abseits der urbanen Zentren anzubauen.

Albright fand auch, dass Weizen, eine der am meisten konsumierten Nutzpflanzen Amerikas, ist genetisch nicht für die hydroponische Produktion geeignet. Er berechnete, dass es derzeit Strom im Wert von 23 Dollar kostet, um in einem geschlossenen Lagerhaus genug Weizen für einen Laib Brot zu produzieren.

Brechner weist auf eine weitere große Schwachstelle bei der groß angelegten hydroponischen Produktion hin. Ein Stromausfall stoppt die Zirkulation der Nährlösung. Bei den meisten Systemen, dies könnte die Ernte einer ganzen Saison in kurzer Zeit zerstören. Aus Sicht von Brechner Die Hydrokultur-Technologie hat sich seit Gerickes Zeiten nicht wesentlich weiterentwickelt. Solange hydroponische Systeme mehr Geld kosten und mehr Ressourcen benötigen als herkömmliche Anbautechniken, Brechner lehnt die hydroponische Landwirtschaft weiterhin ab. „Ich verstehe den Wert, gesunde Pflanzen für die Bewohner sichtbarer zu machen, " Sie sagt. „Aber die schiere Menge an Energie, die es braucht, um Dinge im Lager anzubauen – wir würden in unseren leidenschaftlicheren Momenten sagen, dass es ökologisch unverantwortlich ist.“

Weltraumrennen

Gene Giacomelli, der Direktor des Controlled Environment Agriculture Center (CEAC) an der University of Arizona, begegnet täglich den Anliegen von Brechner. Hydroponik kann bei den Anlaufkosten nicht mit der konventionellen Landwirtschaft mithalten, Giacomelli glaubt jedoch, dass Hydrokultur viel ressourceneffizienter werden kann – so effizient, dass sie buchstäblich einen Planeten ernähren könnte. Der Planet, den er im Sinn hat, jedoch, ist nicht unser eigener.

Die NASA hat CEAC beauftragt, ein hydroponisches bioregeneratives Lebenserhaltungssystem für Astronauten auf ausgedehnten Missionen zum Mond oder Mars zu entwickeln. Giacomelli perfektioniert ein geschlossenes Kreislaufsystem, bei dem die Pflanzen das Kohlendioxid und den flüssigen Abfall des Astronauten verbrauchen und die Pflanzen wiederum die Astronauten mit Sauerstoff versorgen. frisches Wasser und Nahrung. Das aktuelle Modul stützt sich auf ein komplexes Computersystem mit Infrarotmonitoren, um sicherzustellen, dass jede Pflanze ihr maximales Potenzial ausschöpft. Giacomelli sagte, dass sein High-Tech-Hydroponik-System in eine 600-Kubik-Fuß-Röhre passen und einem einzelnen Astronauten seinen gesamten täglichen Sauerstoff- und Wasserbedarf sowie etwa die Hälfte seiner täglichen Kalorien decken könnte. Am Südpol wird derzeit ein Prototyp getestet.

Giacomelli sagte, dass sein High-Tech-Hydroponik-System in eine 600-Kubik-Fuß-Röhre passen und einem einzelnen Astronauten seinen gesamten täglichen Sauerstoff- und Wasserbedarf sowie etwa die Hälfte seiner täglichen Kalorien decken könnte.

Giacomelli räumte ein, dass die Technologie für das Modul derzeit für den Einsatz in amerikanischen Städten zu teuer sei, aber er sagt, „Es ist sehr einfach, auf Themen hinzuweisen, die sofort zurück in die Erdanwendungen übersetzt werden.“ Giacomelli sagt voraus, dass seine Forschung die Art und Weise verändern wird, wie alle Landwirte über Produktivität denken.

„Die Leute werden anfangen, sich die Kilos pro Quadratmeter pro Wasserzugabe anzusehen, Ernährung, Arbeit oder Energie.“ Da wachsende Systeme zunehmend wegen ihrer effizienten Ressourcennutzung geschätzt werden, Menschen werden das Potenzial erkennen, das in einem geschlossenen hydroponischen System liegt. Bereits hydroponische Systeme können 60 bis 90 Prozent weniger Wasser verbrauchen als herkömmliche Methoden.

Große Fortschritte in der Gewächshaustechnologie ermöglichen es hydroponischen Züchtern, natürliches Sonnenlicht – ergänzt durch künstliches Licht in dunkleren Regionen und in der Nebensaison – zu nutzen, um hier auf der Erde Pflanzen effizienter anzubauen.

Die Zukunft des amerikanischen Bauern?

Da sich die Verbraucher zunehmend bewusst werden, woher ihre Lebensmittel kommen und wie sie angebaut werden, es scheint, dass wir in eine neue Ära der Hydroponik eintreten könnten. Moce kann das wachsende Interesse von Bastlern und Heimwerkern bestätigen. Aber die wachsende gesellschaftliche Nachfrage in Kombination mit den jüngsten technologischen Fortschritten bedeutet, dass die Hydrokultur ein neues Potenzial hat, das Ernährungssystem zu beeinflussen, wie es einst William Frederick Gericke träumte.

Unternehmen wie Lufa Farms in Montreal, BrightFarms in Philadelphia und Gotham Greens in New York bauen Lebensmittel hydroponisch in riesigen Gewächshäusern direkt auf den Dächern von Supermärkten an. Sie nutzen das vorhandene natürliche Licht und senken gleichzeitig die Transportkosten erheblich. Durch den direkten Verkauf an die unten aufgeführten Märkte, ihre hydroponischen Produkte können theoretisch im Vergleich zu konventionellen Produkten wettbewerbsfähig sein.

Die ständig steigenden Erträge der Rechenleistung durch das Mooresche Gesetz und die effiziente Automatisierung machen groß angelegte hydroponische Operationen selbst für unerfahrene Landwirte zugänglicher. Freight Farms Outfits alt, Metallcontainer mit intensiver Isolierung und einem standardisierten Hydrokultursystem, das „überall auf der Welt aufgestellt werden kann, in jeder Umgebung, “, so der Kommunikationskoordinator des Bostoner Start-ups, Rebecca Liebmann. Sie sagt, ein Restaurantbesitzer in Minnesota kann direkt durch die Wintermonate wachsen und 13 produzieren. 000 Pfund frisches Basilikum jährlich.

Die Anfangsinvestition ist noch hoch. Für $60, 000 bekommt ein neuer Bauer einen 8’x40′ Versandcontainer, der mit allem gefüllt ist, was er braucht, um vor Ort mit der Landwirtschaft zu beginnen. „Ein Tablet-Computer im Inneren steuert alles – die Beleuchtung, der pH-Wert und die Temperatur, “, sagt Liebmann. Auf einer Fläche, die kleiner ist als die Grundfläche von drei Parkplätzen, eine einzelne Person, die acht Stunden pro Woche arbeitet, kann Blattgemüse im Wert von einem Hektar anbauen. Liebman sagt, dass sich die „Frachtfarm“ in 9 bis 12 Monaten amortisiert, weil der Bauer jede Woche hochwertige Produkte erntet. das ganze Jahr. Nach der Erstinvestition was wahrscheinlich weniger teuer ist als die Kosten für einen Morgen Land, die jährlichen Kosten bleiben unter 5 USD, 000 Dollar.

„Wir haben uns angesehen, was alle anderen falsch gemacht haben, und es dann behoben – wir haben die Tools genommen und ein innovatives System geschaffen.“

„Wir haben das Konzept der Hydrokultur nicht entwickelt, es ist schon lange her, lange Zeit. Wir haben uns angesehen, was alle anderen falsch gemacht haben, und haben es dann behoben – wir haben die Werkzeuge genommen und ein System geschaffen, das innovativ ist, “, sagt Liebmann. Energieeffiziente LED-Leuchten und eine dicke Isolierung halten die Stromkosten niedrig (ca. 500 jährlich) und durch das geschlossene Wassersystem wird der Wassertank nur viermal im Jahr befüllt. Das Unternehmen plant, zukünftige Designs mit Sonnenkollektoren zu versehen, Nutzung alternativer Energiequellen, um Kosten zu sparen und die Ressourceneffizienz zu steigern. Die Technologie wird ständig verbessert, um die Umweltbedenken von Leuten wie Brechner und Albright zu berücksichtigen.

Wo Gericke es versäumt hat, Hydrokultur der Öffentlichkeit zugänglich zu machen, Freight Farms hofft auf Erfolg. Der interne Computer ist voll mit informativen Tutorials und der Landwirt kann bei Problemen mit Experten von Freight Farms per Video-Chat chatten.

Zach Yohannes, selbst Bauer, ein Student und ein Geschäftsmann, vermutet, dass die nächste Generation amerikanischer Farmer einer neuen Generation angehören wird – einer, die bereit ist, Gerickes hydroponische Träume zu verwirklichen. „Sie haben den Antrieb, die Bildung und die Bereitschaft, dem Planeten zu helfen.“ Der utopische Traum eines längst verstorbenen Botanikers ist noch lange nicht verwirklicht, aber eines Tages könnte es sein volles Potenzial entfalten. Keine Erde notwendig.