21.01.2019
Die urbane Zukunft der Landwirtschaft
Von Stephan Becker-Sonnenschein
Milch ohne Kühe, Fleisch ohne Rinder und Gemüse ohne Boden – der innovative Agrarsektor der Zukunft könnte in die Städte ziehen.
Wir stehen offenbar am Beginn einer neuen Ära: In den vergangenen 10.000 Jahren hat der Homo sapiens Natur und Tiere domestiziert, um eine sesshafte Landwirtschaft zu ermöglichen. Heute dagegen ist die konventionelle Landwirtschaft eine hocheffiziente und technologisch fortschrittliche Industrie und die ländlichen Gebiete sind historisch gesehen der Ort, an dem Lebensmittel für immer wachsende Städte angebaut wurden.
Morgen ermöglichen dann disruptive digitale und technologische Entwicklungen den Anbau von Lebensmitteln in den Städten (Urban Agriculture): Milch ohne Kühe, Fleisch ohne Rinder und Gemüse ohne Boden. Die Landwirtschaft der Zukunft wird nicht nur im Stall oder auf dem Feld, sondern auch mitten im Herzen unserer Städte stattfinden. Urbaner bzw. vertikaler Anbau, städtische Landwirtschaft, städtische Proteinproduktion von Algen oder Fleischstammzellen: diese Themen bestimmen die aktuelle Nahrungsmittel-Diskussion. Wie die neuen „Stadtbauern“ letztendlich ihren Beruf oder ihre Produkte kennzeichnen oder etikettieren werden, bleibt abzuwarten. Dieser Veränderungsprozess aber wird von einer jungen, urbanen Wissensgesellschaft angetrieben. Sie sind die kreativen Kräfte einer globalen Zukunft. Sie suchen nach Lösungen, wie die Lebensmittelproduktion nachhaltiger gestaltet werden kann. Erste erfolgreiche Implementierungen solcher disruptiven Lösungen sind Indikator dafür, dass in Kürze noch mehr folgen werden.
Die Aufgabe der konventionellen Landwirtschaft muss sein, diese unterschiedlichen Berufsbilder der „urbanen Landwirte“ zu integrieren, um eine Spaltung zwischen Stadt und Land in der Wahrnehmung von Nahrung und Natur zu vermeiden. Es wird sich zeigen, inwieweit dies zum Bild der konventionellen oder kleinbäuerlichen Landwirtschaft beitragen wird.
„‚Muttererde‘ wird durch Hydroponic Technologien ersetzt.“
Dieser Artikel soll unsere traditionelle Vorstellung auf den Prüfstand stellen, dass nur der ländliche Raum als Paradigma der menschlichen Nahrungsversorgung dient. Einerseits soll er zwar einen Blick auf die städtische Landwirtschaft werfen, aber vor allem den bevorstehenden disruptiven Wandel in der Lebensmittelversorgungskette aufzeigen.
Wir müssen uns darauf einstellen: Die ländliche „Muttererde“ wird künftig zum Teil durch Hydroponic und andere Technologien ersetzt.
Diese, durch die Vielzahl der Technologien angetriebene Entwicklung von Urban Agriculture, definiert Shamshiri et al.: „Eine Vielzahl von Systemen kann unter den Begriff der städtischen Landwirtschaft fallen, von privaten oder lokalen Gemeinschaftsgärten für soziale Zwecke oder zur Selbstversorgung bis hin zu komplizierten Systemen wie die Produktion von Lebensmitteln in Innenräumen mit Hilfe von Kunstlicht oder in Fabriken, wo das Klima kontrolliert wird, um empfindliche Pflanzen zu produzieren. Da Urban Agriculture hauptsächlich in Innenräumen praktiziert wird, wird es auch als vertikale Landwirtschaft, integrierte Landwirtschaft in Gebäuden oder Zero Acreage Farming bezeichnet.“
Die Entwicklung von Städten
Die UNO prognostiziert, dass im Jahr 2050 bis zu 70 Prozent der Weltbevölkerung in Städten leben werden. Laut der Studie „The Cultural and Creative Cities Monitor 2017“ haben wir diesen Anteil in der EU bereits erreicht.
Diese Metropolen bilden Hochburgen der neuen, wissensbasierten Gesellschaft. Richard Florida spricht von einer „creative class“ , die sich da herausbildet. Moderne Städte mit ihren Möglichkeiten Beruf und Freizeit zu verbinden, ziehen die besten jungen Köpfe an. Sie alle eint der Wunsch nach einem nachhaltigen Lebensstil. Laut einer Studie von Roland Berger hat sich die Zahl der Städte, die sich weltweit zu „smart cities“ entwickelt haben, von 2014 bis 2015 auf 35 verdoppelt.
Ein hervorragendes Beispiel für die Entwicklung von Smart Cities wird es auf der Expo 2020 geben. Der Gastgeber der Expo 2020, die Vereinigten Arabischen Emirate, wird dazu einen ganzen Stadtteil neu errichten, in dem die Aussteller der Konferenz untergebracht werden und der den Besuchern einen intelligenten urbanen Lebensstil vorführt. Gezeigt wird dort auch, wie Lebensmittel in vertikalen Anlagen produziert werden. Nach der Veranstaltung wird dieser neue Stadtteil, der „District 2020“, als Benchmark-Projekt für Wirtschaft und Wohnen genutzt. „Die Stadt wird entwickelt, um Flexibilität und Konnektivität zu maximieren. Sie wird entsprechend der fortschrittlichsten Nachhaltigkeitsstandards gebaut“, heißt es in der EXPO-Broschüre.
In Zukunft werden also nicht nur konventionelle Bauern Lebensmittel produzieren, auch Städteplaner und Architekten werden, wie auf der EXPO2020 städtische Produktionen von Anfang an mitdenken und mitplanen; städtische Unternehmer aus den Bereichen Medizin, Biowissenschaft, IT, Energie oder Städtebau entwicklen laufend neue Technologien, um landwirtschaftliche Produkten urbaner Umgebung zu produzieren. „Wir sind Stadtbauern“, lautet die Neupositionierung dieses jungen Berufsstandes, der Industriegebäude oder Dächer zur Produktion von Honig, Kräutern, Gemüse, Fisch oder Zuchtfleisch nutzt.
„Die Verbrauchernachfrage wird ‚Clean Food‘ vorantreiben.“
Unternehmen wie Pure Harvest oder Crop One bauen bereits heute in der arabischen Golfregion riesige vertikale Farmen, um frische, saubere und regionale Lebensmittel zu erzielen. In Europa werden von ECF Farmsystems GmbH in Berlin und Brüssel aquaponische Systeme mitten in der Stadt errichtet. Ein wirtschaftlich wichtiges Verkaufsargument ist, dass die Ernte mehrmals im Jahr erfolgen kann. Darüber hinaus sind Produkte aus „controlled environment agriculture“ (CEA) nicht nur lokal und frisch, sondern gelten auch als Bio-Produkte. Christine Lensing, Senior Economist bei CoBank, beurteilt die wirtschaftliche Machbarkeit von CEA folgendermaßen: „Das zunehmende Interesse an Bio-Produkten bietet weitere Wachstumschancen. Der Umsatz mit Bio-Frischprodukten belief sich 2017 auf fast fünf Milliarden US-Dollar, und es wird ein weiteres Wachstum erwartet.“
Normalerweise werden nur wenige Pestizide, Herbizide und Fungizide in der CEA eingesetzt. Daher sollte die Ankündigung des „National Organic Standards Board“ von Ende 2017, wonach hydroponische Betriebe immer noch nach den Vorschriften des amerikanischen Agrarministeriums (USDA) biologisch zertifiziert werden können, die Expansion der hydroponischen CEA-Produktion unterstützen. Im Gegensatz zu ökologischen Produkten aus dem Freiland benötigen Hydrokultursysteme keine dreijährige Übergangsfrist. Das ist ein Kostenersparnis für die Landwirte und somit ein großer Vorteil.
Was sind die Folgen? Die Verbrauchernachfrage wird „Clean Food“ in dreifacher Hinsicht vorantreiben: Gut für unsere Gesundheit. Gut für die Umwelt und gut für den Tierschutz. Die Wahrnehmung von Natur und Nahrung sowie die kulturelle Rolle der traditionellen Landwirtschaft werden aber dabei in Frage gestellt.
Investitionen
Die Herausforderung, alle Menschen zwei- bis dreimal täglich mit nachhaltig produziertem Essen zu versorgen und gleichzeitig „Nichtübertragbare Krankheiten“ (WHO) zu verhindern, eröffnet Geschäftsmöglichkeiten. Industrielle Bereiche wie Pharma, Energie, Lebensmittel oder Handel werden sich zusammenschließen, um am städtischen Lebensmittelmarkt teilzuhaben. Unternehmen werden weltweit Hunderte Millionen Dollar in Forschungs- und Entwicklungsprojekte investieren. Funktionelle Lebensmittel und Hightech-Zuchtmethoden sind dabei unerlässlich, um die Sustainable Development Goals 2030 (SDG) der UN zu erreichen. Start-ups sammeln Geld von internationalen Lebensmittelunternehmen sowie Risikokapital von Investoren.
Das ultimative Ziel ist es, Vorreiter zu sein, ein neues, disruptives Marktsegment aufzubauen und davon zu profitieren. Junge Unternehmen arbeiten bereits an Themen wie Wassermanagement, CO2-Reduktion, Lebensmittelabfall, Tierschutz, personalisierte Ernährung, Genome Editing, vertikale Landwirtschaft, städtische Viehzucht, Kreislaufwirtschaft, sauberes Fleisch, pflanzliche Proteine und Biokraftstoffe. Crunchbase, eine Plattform zur Erhebung von Investorendaten, hat weltweit 11.904 Unternehmen im Lebensmittel- und Getränkebereich aufgelistet, die Finanzmittel erhalten haben. Im Sektor Lebensmittelanbau und Landwirtschaft sind weitere 2.700 Unternehmen aufgeführt. Ein CBInsights-Bericht zeigt, dass sich die Zahl der Investoren für Lebensmittel und Getränke von 128 (2013) auf 459 (2017) verdreifacht hat. Die Investitionen variieren von kleinen Summen bis zu mehreren Millionen Dollar. Insgesamt wurden mehr als zwei Milliarden Dollar für Lebensmittelinnovationen ausgegeben.
Die konventionelle Landwirtschaft wird allerdings auch in Zukunft (noch) die Hauptrolle spielen. Aber angesichts der Milliarden von Investitionen in Forschung und Entwicklung zu nachhaltigen Lebensmitteln und städtischer Landwirtschaft erscheint es realistisch, dass auch die „Stadtwirtschaft“ im nächsten Jahrzehnt eine bedeutende Rolle spielen wird.
„Die Indoor-Landwirtschaft wird sich in den Städten in verlassenen Gebäuden oder auf Dächern ausbreiten.“
Lebensmittel gelten derzeit als vielversprechendes Geschäftsmodell für die Zukunft, denn innovative Lebensmittel stehen für einen verantwortungsvollen urbanen Lebensstil, um einer wachsenden Weltbevölkerung gerecht zu werden. Demeter, ein in Paris ansässiger Investmentfonds, hat angekündigt, dass er 45 Millionen Euro für einen Lebensmittelfonds bereitgestellt hat. „Wir sind sehr stolz auf den ersten Abschluss des Agrarinnovationsfonds, der unsere Präsenz in diesem schnell wachsenden Sektor stärkt“, sagte Eric Marty, General Partner von Demeter. Er fügte hinzu, dass der neue Fonds darauf ausgerichtet ist, eine der großen Herausforderungen der kommenden Jahrzehnte zu bewältigen. „Er soll in einer durch den Klimawandel geprägten Welt mehr produzieren und zudem den Einsatz von chemischen Stoffen reduzieren und den sich ändernden Verbraucheranforderungen gerecht werden“.
Die folgenden Beispiele konzentrieren sich auf Lebensmittel, die zu relevanten Industrien für das städtische „indoor-farming“ werden können.
Controlled Environment Agriculture (CEA)
Der Indoor-Anbau hat sich in den Städten in verlassenen Gebäuden, Kellern oder auf den Dächern ausgebreitet. Neue Gebäude werden bereits so konzipiert, dass Flächen für die städtische Landwirtschaft reserviert sind. Das Sunquiao-Projekt in Shanghai z.B. entwickelt vertikale Farmen in einem neuen Vorort der Stadt. In Rotterdam werden „Schwimmende Inseln“, also schwimmende Kuhställe für bis zu 50 Kühe gebaut. Sie sollen als geschlossener Kreislauf auch bei einem möglichen Hochwasser die Bevölkerung mit Milch aus den Melk- Anlagen versorgen. Außerdem sparen sich wertvollen Festlandplatz ein.
Eoin weiteres Beispiel: die Entwicklung energieeffizienter LED-Lampen schafft neue wirtschaftliche Möglichkeiten für Indoor-Farmen. Weil sich das Lichtspektrum leicht an die Erfordernisse der Pflanzenarten anpassen lässt, können Geschmack und Wachstum beeinflusst werden. Zudem ist der Ertrag mit bis zu sieben Ernten pro Jahr um 150 Prozent höher als auf einem vergleichbaren Stück Ackerland. In aquaponischen oder aeroponischen Systemen werden die Wurzeln mit einer Substratflüssigkeit oder einem Nebel aus Wasser und Nährstoffen bewässert. Da die Pflanzen ohne Erde in einem geschlossenen kontrollierten Raum aufwachsen, kann auf Pestizide weitgehend verzichtet werden.
„Zuchtfleisch könnte das Problem einer wachsenden Nachfrage nach Fleisch lösen.“
Im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft wird außerdem bis zu 95 Prozent weniger Wasser benötigt. Die Nutzung von Abwärme der städtischen Industrie oder von Wohnanlagen trägt zur Kreislauf-Idee des städtischen Anbaus bei. Ein Beispiel, das für viele Initiativen steht, ist die der Fluggesellschaft „Emirates“. Sie hat angekündigt, 40 Millionen Dollar in die weltweit größte Indoor-Farm zu investieren, um aus den eigenen Gewächshäusern später auf ihren Flügen frische Produkte anbieten zu können. Das Projekt ist ein Joint Venture mit dem US-amerikanischen Marktführer Crop One Holdings.
Neue Technologien beunruhigen. Es muss also sichergestellt sein, dass bereits bestehende Normen und Standards eingehalten werden. Die Erweiterung einer Stadt um die städtische Landwirtschaft bedarf einer sorgfältigen Lebensmittel-Überwachung. Andrew A. Meharg hat dieses Thema in der Zeitschrift „Nature“ zusammengefasst: „Um die Sicherheit kommerziell erzeugter Lebensmittel aus städtischer Landwirtschaft zu gewährleisten, muss eine systematische Überwachung erfolgen. Jeder potenzielle Standort sollte auf Verunreinigungen untersucht werden, und jedes angebaute Erzeugnis muss aufgrund der Unterschiede in der Häufigkeit von Verunreinigungen entsprechend analysiert werden“. Es versteht sich von selbst, dass das Lebensmittelrecht sowohl alle neuen Produktionsmethoden als auch die konventionellen Produkte regeln muss.
Zuchtfleisch
Mosa Meat, Memphis Meats oder Aleph-Farms haben prognostiziert, dass sie bis 2021 einen wettbewerbsfähigen Preis für Zuchtfleisch aus Stammzellen anbieten werden. „Während der erste Burger aus Zuchtfleisch 2013 277.000 Euro (325.000 Dollar) kostete, schätzt Mark Post […] den Preis für die Herstellung von Laborrindfleisch heute auf etwa 68 Euro (80 Dollar) pro Kilogramm oder etwa neun Euro (11 Dollar) pro Burger“. Prof. Yaakov Nahmias aus Jerusalem, Gründer und Chefwissenschaftler von Future Meat Technologies, prophezeit: „Wir haben den Herstellungsprozess neu gestaltet und auf 800 US-Dollar pro Kilogramm reduziert mit dem klaren Ziel, den Preis bis 2020 auf fünf bis zehn US-Dollar pro Kilogramm zu senken“. Unternehmen wie Tyson Food und Cargill unterstützen Memphis Meats.
Zuchtfleisch könnte das Problem einer wachsenden Nachfrage nach Fleisch lösen. Die globale Fleischproduktion wird von 258.370.000 Tonnen im Jahr 2007 bis 2050 voraussichtlich um 1,3 Prozent steigen. Zuchtfleisch reduziert den Wasser-Fußabdruck, den Ausstoß von Treibhausgasen und stoppt den Kahlschlag der Tropenwälder. Zudem ist der Tierschutz ein urbanes Thema. Es ist wichtig zu betonen, dass konventionelle Tierzucht weiterhin bestehen bleibt, aber Zuchtfleisch zu einem günstigen Preis wird zu einer relevanten Konkurrenz. Die Akzeptanz der Verbraucher ist offenbar vorhanden. Laut einer Studie der Heinz-Lohmann-Stiftung von 2018, würden 16 Prozent der Verbraucher Zuchtfleisch essen.
Insektenproteine
Neue Technologien ermöglichen es auch auch, zum Beispiel Produkte zu fördern, die auf Proteinen von Insekten basieren. Insekten zu essen ist übrigens nicht ganz neu: in Asien gelten sie schon lange als Delikatesse. Auch in Europa gab es Ende des 19. Jahrhunderts Suppenrezepte aus Maikäfern39.. Start-up-Unternehmen wie Bug Foundation (Osnabrück), Swarm Protein (Köln) oder Bearprotein (Berlin) sind bereits mit nachhaltigen und schmackhaften Produkten auf dem Markt, die immer mehr Verbraucher anziehen, die sie mal ausprobieren wollen oder bereits regelmäßig essen. Erste Landwirte wechseln von der Schweinehaltung zur Insektenzucht, wie die Agentur Bloomberg berichtet. Der Verzehr von Insekten ist nicht nur besser für die Umwelt, sondern ermöglicht laut Bloomberg auch eine höhere Ausbeute an Proteinen: „Der globale Markt für essbare Insekten könnte sich laut dem indischen Forschungsunternehmen Meticulous Research in den nächsten fünf Jahren auf 1,18 Milliarden Dollar fast verdreifachen. Die Produktionskapazität ist laut Arun Nirmal, Forschungsdirektor bei Arcluster, einem in Singapur ansässigen Beratungsunternehmen, seit Ende 2017 deutlich gestiegen, da die Branche neue Investitionen anzieht und sich die Nachfrageaussichten verbessern.“
Genome Editing
Auf den ersten Blick ist die Genbearbeitungsmethode CRISPR kein dominantes Thema in der städtischen Landwirtschaft. Aber ein Artikel aus dem Magazin „Wired“ beschreibt eindrucksvoll, wie sich diese Technologie auch auf die CEA auswirken wird. „Was dieses Gewächshaus auszeichnet und was es wohl zu einem Epizentrum einer Revolution in der Pflanzenbiologie macht, die nicht nur die Zukunft der Tomate, sondern auch die Zukunft vieler Nutzpflanzen für immer verändern kann, ist, dass 90 Prozent der Tomatenpflanzen im Gebäude mit dem zauberhaften neuen Gen-Editierwerkzeug Crispr/Cas-9 genetisch verändert wurden“, schreibt Stephen S. Hall. Die neuen CEA-Produktionsstätten werden Forschung mit CRISPR-Methoden erfordern, um Saatgut für dieses spezielle Raumklima zu optimieren.
„USA, China, Indien oder Afrika sind ohnehin weniger risikoscheu und arbeiten bereits intensiv mit den neuen Gentechnologien.“
Regulierungen und damit die Politik haben Einfluss auf die Diskussion über neue Technologien, wie das jüngste Urteil des EuGH zeigt. Die Risikobewertung von geneditierten Produkten wird daher weltweit ganz unterschiedlich geführt. Die Risikobeurteilung in Europa führt zu einer diametralen Gegenposition zum Rest der Welt. Die Einstufung von CRISPR als „Gentechnisch Veränderte Organismen (GVO)“ basiert auf der Vermeidung von Risiken.
Das US-Landwirtschaftsministerium, das seit 2017 in bestimmten Fällen die Genbearbeitung erlaubt, überdenkt dagegen seine bisherige Entscheidung zur Lizensierung von geneditierten Produkten. Ein offener Brief von führenden US-Agrarinstitutionen unterstützt diesen Schritt. Anders als in der EU geht es darum, die Lizenzierung durch schnellere und unbürokratische Prozesse zu verbessern. Die klare Absicht der USA, Methoden zur Geneditierung zu unterstützen, unterscheidet sich von Europa. Die USA, China, Indien oder afrikanische Länder sind ohnehin weniger risikoscheu und wenden CRISPR bereits an. Der Einfluss auf die städtische Landwirtschaft ist nicht vorhersehbar. Geplante Stadtprojekte, wie beispielsweise das saudi-arabische NEOM, mitten in der Wüste, aber mit städtischer Landwirtschaft, werden mit Sicherheit an Saatgut arbeiten, welches an die Umweltbedingungen am besten angepasst ist.
Algenproduktion
Algen enthalten viel Protein, Kalzium und Beta-Carotin und sie können für Biokraftstoffe verwendet werden. Algen wachsen in Rohren an sonnigen Hausfassaden, in Dunkelräumen und rund um Abwassergebiete oder am Meer. Der Markt für Algenprodukte wird bis 2023 voraussichtlich 44,7 Milliarden US-Dollar erreichen und zwischen 2016 und 2023 durchschnittlich mehr als 5,2 Prozent im Jahr wachsen. Schott Glass aus Deutschland hat gerade Glaskomponenten für Fotobio-Reaktoren auf dem Global Forum for Innovations in Agriculture (GFIA) in Abu Dhabi präsentiert. Ein weiteres aktuelles Projekt ist die Produktionsstätte für Mikroalgen von ecoduna, einem österreichischen Produzenten, dessen Plan ist es, aus verschiedenen Algen rund 100 Tonnen trockene Biomasse pro Jahr zu gewinnen.
Ausblick
Mit einer globalen urbanen Mehrheits-Gesellschaft wird Urban Agriculture auf einem höheren wissenschaftlich fundierten Niveau mehr Bedeutung gewinnen als je zuvor in unserer Geschichte. Weltweit sind Initiativen auf dem Weg, eine möglichst autarke Lebensmittelproduktion in die Städte zu integrieren. Konzepte für Kreislaufsysteme werden auch die Akzeptanz von Produkten aus urbaner Landwirtschaft beeinflussen. Die kommende Expo 2020 in Dubai greift diesen Trend genauso auf wie das neue Stadtkonzept ReGen Village außerhalb von Amsterdam. Es braucht kein Versorgungsnetz oder Nahrungsmittelsysteme mehr. Es ist ein Modell für ein zukünftiges, vollständig geschlossenes Siedlungssystem. Solche Initiativen werden die Phantasie zukünftiger Architekten befeuern, sich an nachhaltige Richtlinien zu halten. Und sie werden Wege finden, um in Städten immer mehr Flächen zu einer städtischen Natur zu machen.
„Der Beruf ‚Landwirt‘ wird durch eine technologische Revolution herausgefordert.“
Heute nutzen Unternehmer innovative Prozesse, die ihren Vorstellungen von einer nachhaltigen und gesunden Ernährung entsprechen. Moderne Urban Agriculture kombiniert drei Faktoren: neue Technologien und Methoden, die marktreif sind, Investitionen, die eine angemessene Rendite für neue Produkte erwarten lassen, und junge Experten, die sich der Erreichung der SDG 2030 mit neuen Ideen verschrieben haben. Stadtbauern oder Stadt-Fischer werden frisches Gemüse oder Fisch aus der Region aus Kreislauf-Indoor-Systemen anbieten. Sie sehen sich nicht als Landwirt im traditionellen Sinne. Der Beruf „Landwirt“ wird durch eine technologische Revolution neu herausgefordert. Die Landwirte und ihre Verbände müssen überlegen, wie sie den neuen Hightech-Farmer in das Profil des traditionellen, konventionellen Landwirtes integrieren.
Fast 70 Prozent der Bevölkerung in Deutschland akzeptieren Lebensmittelinnovationen, solange sie einen gesundheitlichen Nutzen davon haben, die Methode zu den SDG beiträgt und solange sie gut schmecken. Es sieht also danach aus, als würden sich die geschilderten Innovationen durchsetzen können. Urban Agriculture wird den Strukturwandel in der Landwirtschaft nicht nur in Europa, sondern weltweit beschleunigen.
Das führt zu folgenden Fragen: Sind diese neuen Technologien eine Alternative für Landwirte, die ansonsten auf unrentable konventionelle Produktion auf dem Land angewiesen wären? Werden die neuen städtschen Zuchtfleischbauern mehr Anerkennung finden als Landwirte mit Ställen? Werden Bauernverbände auch städtische Mitglieder aufnehmen, die Urban Agriculture-Unternehmen vertreten?
Das sollte ausführlich diskutiert werden.
