Landbouw kiest voor verticaal

Archief / Innovatie / Weet / 29/05/2017

Door: Arnoud Groot
 

De wereld moet steeds meer monden voeden. Volgens experts groeit de vraag naar voedsel de komende dertig jaar met 60 procent. Dat vereist drastische nieuwe manieren om de productie op te schroeven: precision planting.

Dit artikel stond in Juist 36 (maart 2017)

Als je antiglobalisten en complotdenkers moet geloven, is Monsanto niets minder dan een vehikel van de antichrist. Het Amerikaanse bedrijf werd groot met het veredelen en genetisch modificeren van zaden en gewassen. Die zijn daardoor beter bestand tegen hitte of kou, hebben minder water nodig om te groeien en leveren gemiddeld een hogere opbrengst. Daarbij levert Monsanto ook de mest en pesticides die daar het beste bij werken. Klinkt als een fatsoenlijk businessmodel, maar critici vrezen de impact van genetisch gemodificeerde gewassen op de natuur. Bovendien claimt Monsanto het intellectueel eigendom van de ontwikkelde gewassen, waardoor afnemers
steeds afhankelijker zouden worden.

Toch groeit ook het aantal nieuwe klanten nog steeds spectaculair. De noodzaak van voedselinnovatie is dan ook onomstreden. Volgens het rapport World Population to 2300 van de Verenigde Naties telt de wereld in 2050 ruim negen miljard bewoners. Een groot deel van hen trekt naar de grote steden, terwijl de achterblijvende plattelandsbewoners het steeds moeilijker krijgen. Onderzoeksbureau Economist Intelligence Unit verwacht dat de vraag naar voedsel de komende dertig jaar 60 procent groter zal worden. Tegelijkertijd wordt zoet water schaarser, willen veel meer mensen geregeld vlees eten, en leidt klimaatverandering ertoe dat het steeds lastiger wordt om voedsel te verbouwen. En dat terwijl de agrarische sector nu al eenderde van de wereldwijde energieconsumptie, de helft van alle bruikbare grond en tweederde van de beschikbare zoetwatervoorraad opeist.

De ontwikkeling van zaden en gewassen die minder water nodig hebben en een grotere oogst opleveren, is dus niet
zo’n slecht idee. Monsanto is dan ook niet de enige snelgroeiende expert op dit gebied. Het eveneens uit Amerika afkomstige Indigo verandert niets aan de zaden zelf, maar doet onderzoek naar hun microbioom. Dat is de complete collectie micro-organismen die op en in een plant ‘woont’, plus het genetische materiaal dat zij bij zich dragen. Net als bij mensen is die verzameling bacteriën van grote invloed op de groei en levensduur van de planten. Indigo heeft tienduizenden monsters verzameld van planten van over de hele wereld. En het experimenteert uitgebreid met de mogelijkheden om eigenschappen van planten aan te passen via hun microbiomen.

Bijvoorbeeld met behulp van de bacteriële bevolking van een grassoort die vaak in kwelders en andere aan zee grenzende gebieden groeit. Door die toe te voegen aan de zaden van granen of mais kunnen deze gewassen opeens een stuk beter omgaan met droogte of met brak water. Op langere termijn verwacht Indigo op deze wijze ook gewassen te kunnen produceren die insect- en ziektevrij zijn gemaakt.

Zaaimachines

De volgende stap is dat al die gemodificeerde gewassen zo efficiënt mogelijk worden uitgezaaid. Om de precisie daarvan te vergroten, kocht Monsanto in 2012 voor bijna 200 miljoen euro Precision Planting. Dat bedrijf maakt gespecialiseerde zaaimachines die in staat zijn om tegelijkertijd verschillende soorten zaad op verschillende dieptes te planten. Een jaar later kwam daar voor bijna 900 miljoen euro Climate Corporation bij. Deze startup van twee voormalige Google-medewerkers verzamelde sinds 2005 vele miljarden metingen van lokale grondsoorten, (micro)
klimaten en andere omstandigheden die invloed hebben op plantengroei. Met de gps-gestuurde tractoren van Precision Planting kan Monsanto daardoor op elk stuk grond de kansrijkste zaadvariatie zaaien, en ook nog op de optimale diepte. Zo kan de oogst met 10 tot 20 procent worden vergroot. Niet voor niets is de door Bill Gates gesponsorde Africa Soil Information Service al bezig het hele continent Afrika op dezelfde wijze nauwgezet in kaart te brengen.

Als alternatief kijken steeds meer bedrijven naar de mogelijkheden om de omstandigheden aan te passen aan het gewas. En dat gaat het beste binnenshuis. Twee van de grootste vertical farms staan in de Amerikaanse staat New Jersey. Deze AeroFarms zijn gebouwd in een oude staalfabriek en een voormalig paintballcentrum, en beslaan samen ruim 7.000 vierkante meter. Hier lopen geen boeren in blauwe overalls en klompen, maar laboranten met witte stofjassen en mondkapjes. De enorme productiehal is gevuld met metershoge stellages met soms wel twintig lagen sla, andijvie, lof, boerenkool, spinazie en tientallen andere lage, groene gewassen. Graan, mais of ander hoger oprijzend zaaigoed wordt vanwege ruimtegebrek nog niet verbouwd. Wel wordt al gewerkt aan kortere varianten, die netjes in de stellages passen. Boven elke kweeklaag hangt een sterrenhemel vol ledlampjes die de planten in een fel
wit of mystiek paars licht dompelen.

Fotosynthese, ofwel het chemische proces waarbij planten licht omzetten in energie, is niet per se gebonden aan zonlicht. Led-licht is voor veel planten juist een uitstekend alternatief, waarbij de plant ook geen last meer heeft van langsdrijvende wolken of andere ongemakken. Aan de onderzijde lijkt het of de gewassen zijn geplant in meterslange witte lakens. Het gaat echter om een fijn wit gaas van gerecycled plastic waarin de wortels zijn vergroeid. Ze halen hun voedsel niet uit aarde, maar uit een witte mist die over de hele lengte door de groeibakken nevelt. Deze mist, die in druppels aan de wortels hangt, bevat de mineralen en andere voedingsstoffen waarmee de planten hun dieet completeren. Deze moderne methode om planten van voeding te voorzien, heet aeroponics. Een soortgelijk alternatief, waarbij de voedingsstoffen in water zijn opgelost, wordt hydroponics genoemd. Sommige bedrijven kweken hierin ook al vis. In principe wordt bij geen van beide methodes gebruikgemaakt van bestrijdingsmiddelen. Luchtsluizen en andere laboratoriumachtige veiligheidsmaatregelen houden ziektes en ongedierte buiten.

Automatische oogst

Vanwege de forse elektriciteitskosten en de grote investeringen zijn de verticaal geproduceerde gewassen nog relatief duur. Dankzij de schaarser wordende landbouwgrond en de snelle ontwikkeling van zonne-energie en ledlampen, verwachten deskundigen dat dit de toekomst is van de voedselvoorziening. Ledlicht kan in vele spectra worden gegenereerd. Voorlopers in deze jonge branche werken al met specifieke lichtrecepten waarmee elk gewas precies het juiste spectrum, intensiteit en frequentie aan licht krijgt voor een optimale fotosynthese. Ook de bijbehorende voedingsstoffen worden steeds vaker op maat gemaakt. Zo gebruikt het Japanse elektronicabedrijf Fujitsu, eveneens eigenaar van verschillende vertical farms, een speciale meststof waarin de hoeveelheid kalium zoveel mogelijk is teruggebracht. Deze speciale sla is uitermate geschikt voor nierpatiënten, die daardoor minder vaak een nierdialyse hoeven te ondergaan. Een soortgelijk voorbeeld is dat van de eveneens Japanse branchegenoot Panasonic: die voegt extra antioxidanten aan zijn Veggie Life-groenten toe.

Vertical farms zorgen niet alleen voor een hogere voedingswaarde, maar ook voor een veel hogere oogstfrequentie, terwijl mislukte oogsten tot het verleden behoren. Daarbij speelt bovendien dat de vertical farm zich bij uitstek leent voor schaalvergroting en verregaande automatisering. In de Japanse stad Kyoto gaat dit jaar zelfs de eerste robot farm open. Stel je daarbij geen glimmende metalen mannetjes op wieltjes voor die met een gieter langs de groeistellages rijden. Die groeistellages zelf worden uitgerust met lopende banden en mechanische armen die in hoog tempo stekjes kunnen inzaaien en volgroeide slakroppen uit de grond kunnen trekken. Sla is ook meteen de enige groente die in deze vegetable factory wordt verbouwd. Maar dankzij dit verregaande specialisme kunnen de robots wel 30.000 kroppen per dag oogsten. Bovendien kan deze Japanse slafabriek 98 procent van het benodigde water recyclen dankzij de buitengewoon efficiënte werkomgeving.

Als de boerderij wordt overgenomen door robots, kan complexe informatietechnologie nooit ver weg zijn. In een soortgelijke Japanse groentefabriek worden de geoogste komkommers sinds kort beoordeeld door een neuraal netwerk. Net als neuronen in de hersenen zijn de gebruikte processoren in lagen met elkaar verbonden. Mede daardoor is zo’n netwerk in staat om te leren. In dit geval beoordeelt het systeem via een hogeresolutiecamera omvang, vorm, kleur en andere zichtbare eigenschappen van de gekweekte komkommers. Hoe meer komkommers het systeem controleert, des te beter begrijpt het hoe de ideale komkommer eruitziet. Daardoor kunnen de groenten netjes volgens verschillende kwaliteitsklassen worden verpakt – noodzaak voor de notoir perfectionistische Japanners.

Veel belangrijker is dat met behulp van deze ‘komkommermetingen’ het kweekproces kan worden geoptimaliseerd. Ook in andere groentefabrieken, en in toenemende mate ook op het land, leggen sensoren steeds nauwkeuriger het groeiproces vast. Elke ontwikkeling van plant, grond en klimaat wordt nauwkeurig geanalyseerd door algoritmes. Die bepalen vervolgens wanneer het tijd is voor de oogst, wanneer er weer kan worden gezaaid en met welk zaad dat het beste kan gebeuren. Aan de romantiek van het boerenbestaan komt daarmee wel een eind. Daarvan zullen echter maar weinig mensen wakker liggen in een wereld die straks negen miljard monden moet kunnen voeden.










1 Reactie

op 28/07/2017

Heel erg mooi om te lezen. Niet gek dat er Japan word genoemd bij de ontwikkeling van verticale landbouw. In deze landen is een tegek tekort aan landbouwgrond. Wel zie ik dit steeds meer deze kant op komen gezien de gemiddelde bouw in Europa. Dit lijkt dus echt de toekomst. Persoonlijk vind ik het wel jammer van de traditionele manier van landbouw.



Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

achttien − 8 =

Tags: ,

Arnoud Groot
Arnoud Groot

Als freelance (onderzoeks)journalist en copywriter is Arnoud Groot volledig gefocust op innovatieve ontwikkelingen op het gebied van informatietechnologie en internet. Voor Elsevier Juist publiceert hij regelmatig over de impact van deze technologie op onze maatschappij en de innovatieve ondernemers die zich op dit speelveld begeven.





Vorige artikel

Inzendingen zomerfotowedstrijd

Volgende artikel

Een nieuw grootste reuzenrad ter wereld





Misschien vind je deze ook leuk


Volgende artikel

Inzendingen zomerfotowedstrijd

In Juist 38 vind je een fotoreportage van stranden van bovenaf, gemaakt door de Amerikaanse fotograaf Gray Malin. Daarom...

24/05/2017