In steeds meer steden verrijzen boerderijen waar gewassen onder kunstlicht in bakken in gestapelde lagen groeien. Deze verticale landbouw heeft een groen imago in vergelijking met traditionele landbouw: minder waterverbruik, zonder pesticiden en teelt op een klein oppervlak. Maar het hoge energieverbruik roept de vraag op hoe duurzaam en rendabel dit systeem werkelijk is.
In een warme, vochtige ruimte van drie bij vijf meter staan twee stellingkasten met drie etages. Margarethe Karpe schuift het witte folie opzij. Erachter staan rijen tomatenplantjes in fel ledlicht, hun wortels in water. Met deze kleine verticale boerderij onderzocht de landbouwwetenschapper hoe ze de tomatenoogst kon verduurzamen. Op 12 maart verdedigde ze in Wageningen haar proefschrift over de duurzaamheid van verticale landbouw. Een manier van telen waarbij licht, lucht en water volledig gereguleerd zijn.
Haar onderzoek raakt aan een bredere vraag die steeds urgenter wordt: hoe produceren we in de toekomst ons voedsel op een duurzame manier? Door toenemende verstedelijking is er steeds minder landbouwgrond beschikbaar. Tegelijkertijd neemt de vraag naar vers, lokaal verbouwd voedsel juist toe. Verticale landbouw lijkt hét antwoord: gewassen groeien in gestapelde lagen op een klein oppervlak, klaar om rechtstreeks naar de consument te brengen. Commerciële verticale boerderijen verrijzen daarom steeds vaker in de buurt van steden. Maar hoe duurzaam – milieuvriendelijk en economisch – is deze manier van landbouw écht?
Hoe werkt verticale landbouw?
Een verticale boerderij is een kunstmatige mini-boerderij op een klein oppervlak: planten groeien in etages boven elkaar in een ruimte. Licht is afkomstig van ledlampen, de klimaatinstallatie houdt de temperatuur constant en stemt de luchtstroom af op de behoeften van de planten. Omdat het een gecontroleerd systeem is zonder invloeden van buitenaf, zijn pesticiden niet nodig.
Sla en kruiden zijn geschikte gewassen voor dit systeem: ze hebben relatief weinig licht nodig en groeien snel. Op deze manier kan slateelt het hele jaar door plaatsvinden, met een product van dezelfde kwaliteit.
De planten staan met hun wortels in stromend water met daarin alle belangrijke voedingsstoffen. Het water kan bovendien gemakkelijk gerecycled worden. Volgens onderzoek van hoogleraar Leo Marcelis uit Wageningen kan het waterverbruik van een verticale boerderij daarom negentig procent lager liggen dan dat van traditionele landbouw. Een groot voordeel voor de landbouw in droge gebieden zoals het Midden-Oosten.
Ook kan een vierkante meter in een verticale boerderij tot wel honderd keer meer opbrengst per jaar opleveren dan een vierkante meter akker. Dat maakt dit systeem aantrekkelijk voor een dichtbevolkte stadstaat als Singapore, waar ruimte schaars is.
Het klinkt ideaal, zo’n gecontroleerd systeem, maar het vraagt wel continu elektriciteit. Karpe deed daarom onderzoek naar het optimaal benutten van het ledlicht en varieerde de plantdichtheid van tomatenplanten in haar verticale boerderij. Hoe meer planten per oppervlak, des te groter de opbrengst. Tegelijkertijd kan bladoverlap ervoor zorgen dat de plant niet al het licht kan benutten. Dat beïnvloedt de groei en smaak van de vruchten. In haar experiment zette Karpe jonge plantjes dicht bij elkaar, maar gaf ze ze juist meer ruimte wanneer ze groter werden. ‘De planten nemen zo het licht beter op, maken meer suikers en dat proef je in de tomaat.’
Toch blijft het elektriciteitsverbruik in de verticale landbouw een groot knelpunt. Uit onderzoek van Marcelis blijkt dat verticale landbouw per kilogram sla tot veertig keer meer energie verbruikt dan akkerbouw en tot wel 125 keer meer dan een eenvoudige kas. Ledverlichting levert de grootste bijdrage aan het totale verbruik, soms tot wel tachtig procent. Dit hoge elektriciteitsverbruik drijft de uitstoot van broeikasgassen op.
De juiste omstandigheden
Volgens Karpe hangt de milieuwinst van deze teeltmethode sterk af van de omstandigheden ter plaatse. In donkere en koude gebieden als Scandinavië, waar veel groenten en fruit van ver moeten komen, kan teelt onder kunstlicht juist een goed alternatief zijn.
‘Het gaat niet alleen om het energieverbruik, maar ook waar die energie vandaan komt,’ legt Karpe uit. In Zweden komt een groot deel van de elektriciteit uit wind en water. De CO2-uitstoot van deze stroom is veel lager dan die van stroom uit gas en kolen. Daardoor valt ook de totale uitstoot van broeikasgassen van een verticale boerderij in Zweden lager uit. Een bijkomend voordeel is dat de elektriciteitskosten door het grote aandeel hernieuwbare energie relatief laag zijn. Bovendien vermindert lokale productie de afhankelijkheid van import en transport van verse groenten en fruit.
De Nederlandse realiteit
In Nederland ligt de situatie anders. Hier wekken energiecentrales elektriciteit op uit een combinatie van aardgas, kolen en hernieuwbare bronnen zoals wind en zon. De CO2-uitstoot van deze stroom is tien keer zo hoog als in Zweden.
Ook de energieprijzen zijn hier relatief hoog. In de energiecrisis van 2022 ging een aantal verticale boerderijen zelfs failliet door de sterk gestegen energiekosten. Projectleider Judith van Heck van FieldLab Vertical Farming: ‘Consumentenprijzen liggen hier zo laag, dat het moeilijk is om investeringen terug te verdienen.’
Volgens Van Heck en Marcelis ligt de kracht van verticale landbouw in Nederland juist in specifieke nichetoepassingen, zoals plantenveredeling. Veel gewassen doen het goed in kassen, maar minder goed in een verticale boerderij. Voor deze gewassen kan verticale teelt juist een laboratorium voor de ontwikkeling van nieuwe rassen zijn. Planten kunnen gemakkelijk gekruist worden en groeien bovendien sneller. De plantengeneraties volgen elkaar sneller op, wat het veredelingsproces aanzienlijk verkort. ‘Dat kan soms jaren schelen,’ aldus Marcelis.
Een groter probleem is de concurrentie in Nederland: het Westland staat vol met efficiënte, geavanceerde kassen. Kan verticale landbouw zich met de kassen meten? Adri Blom-Lemstra, voorzitter van Glastuinbouw Nederland, denkt van niet. Zij ziet de glastuinbouwsector eerder richting een mengvorm bewegen: jonge planten opkweken in een gecontroleerd klimaat en wanneer ze groter zijn, naar kassen verplaatsen. Volgens Blom-Lemstra kan zo’n hybride vorm leiden tot een efficiënter gebruik van energie en grondstoffen.
De toekomst van verticale landbouw
Na vier jaar promotieonderzoek ziet Karpe nog een rol voor verticale landbouw: voedselproductie dichter bij de consument brengen. Dat vergroot de bewustwording rond goed eten en kan tot minder verspilling leiden. Ze ziet mogelijkheden voor kleine kassen in restaurants. IKEA heeft in Duitsland en Zweden al met kleine verticale boerderijen geëxperimenteerd. Klanten konden de productie van groenten in de winkel zien en daarna in het restaurant proeven. Karpe hoopt dat andere restaurants en supermarkten zullen volgen. ‘Dan krijgt voedsel de waarde die het verdient.’