De boerderij van de toekomst gaat de lucht in

Door:  Mickey Steijaart  

Foto's: Simon Lenskens & James en Karla Murray  

De boerderij van de toekomst gaat de lucht in, met gewassen boven elkaar in plaats van naast elkaar. In een gloednieuwe Wageningse kas krijgt de verticale landbouw vorm.

Wat als eerste opvalt, is het paars. De boven elkaar gestapelde planten in de onderzoekskas van KeyGene in Wageningen baden in een zee van paars licht. En eigenlijk valt het nu nog mee. ‘We hebben juist wat meer groen toegevoegd, zodat de planten beter te zien zijn’, zegt Rolf Mank. ‘Normaal groeien de planten in nog paarser licht.’ Hij scrolt op zijn tablet, drukt de roodwaarden omhoog. En inderdaad: het paarse licht in de kas wordt nóg feller.

Een boer die met zijn tractor een stille akker overploegt, badend in het zonlicht. Dat beeld lijkt hopeloos achterhaald als je rondloopt in KeyGene’s gloednieuwe onderzoekscentrum, het Crop Innovation Center, dat 20 september wordt geopend. Het centrum is in feite een kas, weggestopt in een industrieterrein aan de rand van Wageningen, waar de nieuwste vindingen op het gebied van landbouw op planten worden getest. En een van de meest in het oog springende technieken is verticale landbouw, het telen van gewassen bóven elkaar in plaats van naast elkaar. Landbouw in 3D, dus.

Mank is expert van KeyGene wat betreft verticale landbouw. In de nieuwe onderzoekskas heeft hij drie minikassen laten installeren voor het bestuderen van gewassen die boven elkaar groeien. In de kassen, die lijken op een soort bovenmaatse koelcellen, staan aan beide zijden stellages waarin stalen plantenbakken hangen. KeyGene helpt telers met het oplossen van problemen waarvoor verticale landbouw ze stelt, meestal met innovaties waarmee veredelaars nieuwe rassen kunnen ontwikkelen. Die problemen duiken op allerlei onverwachte momenten op. ‘Neem bijvoorbeeld dat paarse licht’, zegt Mank. ‘Daarin zien planten er bijna helemaal zwart uit. Als teler kun je daardoor slecht zien of er iets aan een plant mankeert. Je moet dus een klein beetje groen licht toevoegen, zodat je de plant nog wel kunt waarnemen.’

De term verticale landbouw wordt vaak een op een gebruikt met urban farming, landbouw binnen de stadsgrenzen. Het idee is afkomstig uit miljoenensteden in Japan en de VS, waar de vraag naar verse groente groot is en de kosten om dat voedsel de stad in te krijgen hoog zijn. Verticale landbouw is dan een oplossing. Wanneer je leegstaande flatgebouwen volstapelt met plantenbakken, kun je lokaal groenten produceren die zó in de supermarktschappen liggen. In onder meer Tokio en New York bestaan al grootschalige stadsboerderijen, waar vooral bladgroenten en kruiden onder kunstmatig licht worden geteeld.

Naast de maatschappelijke vraag heeft ook technologische vernieuwing de aandacht voor verticale landbouw vergroot. Landbouw binnenshuis maakte doorgaans gebruik van natriumlampen, die ook in lantaarnpalen zitten. Mank: ‘Die lampen zetten een groot deel van hun energie niet om in licht, maar in warmte. Je moet ze minstens drie meter boven de gewassen hangen, anders verbranden ze.’

De snelle opkomst van ledverlichting biedt uitkomst. Ledlampen zetten energie veel efficiënter om in licht, legt Mank uit, waardoor je ze pal boven de planten kunt hangen. Bovendien kun je spelen met kleur. Woordvoerder Erik Toussaint, ook aanwezig in de kas, tekent op zijn kladblok de golflengte van een lichtgolf. ‘De golflengtes die horen bij blauw, rood en ver rood licht vinden planten fijn’, zegt Toussaint, terwijl hij pijltjes tekent op zijn kladblok. ‘Op groen doen ze het minder goed. Met led kun je het groene spectrum uit de lichtbundel halen, zodat je daar geen energie meer in hoeft te steken.’

Een goede indruk van hoe verticale landbouw er in de praktijk uitziet geeft Square Roots. Dit Amerikaanse bedrijf, dat werd opgericht door Kimbal Musk – de jongere broer van –, teelt in hartje Brooklyn basilicum en sla in containers, badend in het paarse licht. Dat ziet er indrukwekkend geavanceerd uit. Maar het roept ook de vraag op: zo’n kunstmatige omgeving, dat kán toch niet goed zijn voor een gewas?

Aan verticale landbouw zitten inderdaad nadelen. Of ‘nadelen’, Mank spreekt liever van ‘kansen’. ‘Neem de tomatenplant. Die is in zijn huidige vorm te hoog voor verticale landbouw. Bij KeyGene zouden we dan nadenken: hoe kunnen we de plant zó aanpassen dat hij korter wordt en zou gedijen in een verticale kas?’

Vragen

Mank erkent dat er oplossingen nodig zijn voor problemen waar de verticale landbouw nog mee kampt. Bij landbouw in een afgesloten ruimte neemt bijvoorbeeld de luchtvochtigheid snel toe, waardoor dure luchtontvochtigers nodig zijn. ‘En andere plagen en ziekten, waar we nu nog geen weet van hebben, kunnen een rol gaan spelen’, zegt Mank. ‘Daarnaast kunnen veel insectensoorten hun weg niet vinden in ledlicht. Hoe beïnvloedt dat de plantenontwikkeling? En doen biologische bestrijders, zoals roofmijten of sluipwespen, nog wel goed hun werk? Dat zijn vragen die we met de nieuwe onderzoekskas kunnen beantwoorden.’

Marie-Christine Van Labeke, hoogleraar plantenfysiologie aan de Universiteit van Gent, beaamt dat verticale landbouw aan een opmars bezig is. ‘De term is bij onderzoekers al twintig jaar bekend’, zegt ze door de telefoon. ‘Maar door de nieuwe lichttechnologie is er veel meer aandacht voor.’ Over zo’n tien tot vijftien jaar, verwacht Van Labeke, zal in grote steden al aan verticale landbouw worden gedaan. ‘Al zal veel afhangen van de prijs. Zijn het meerlagensysteem en de energie voor de lampen goedkoop genoeg voor de teler om rendabel te zijn?’

In Nederland zal het hooguit een nichemarkt bedienen. Denk aan een verticale kas in de supermarkt

In Gent wordt onderzoek verricht naar een vorm van verticale landbouw die vertrouwder aandoet: in kassen. Het is in principe mogelijk om een zogeheten ‘migrerend’ systeem te bouwen, waarbij de lagen één voor één boven in de kas in het zonlicht schuiven. Ook bij KeyGene staat een dergelijk systeem, waar meer dan tienduizend plantjes langzaam door twee lagen bewegen en de helft van de tijd in de zon staan. Zo is er geen energie van lampen nodig.

Toch verwachten Mank en Toussaint weinig van verticale landbouw in kassen. ‘In Nederland is voldoende licht voor de kassen en is de infrastructuur in orde. De dringende vraag naar verse groente wordt al uitstekend bediend’, zegt Toussaint. Mank vult aan: ‘Bij verticale landbouw denken we vooral aan steden als Moskou, Mumbai en Dubai. In Nederland zal het hooguit een nichemarkt bedienen. Denk aan een verticale kas in de supermarkt, waar ter promotie eigen kruiden worden geteeld.’

Wie de twijfels bij verticale landbouw laat varen, ziet ook al snel de vernuftige mogelijkheden die de techniek met zich meebrengt. Een voorbeeld. Van Labeke: ‘Het blijkt uit verkennende studies dat planten onder bepaalde lichtgolflengtes antioxidanten aanmaken. Dit kan in potentie toegepast worden door planten de laatste week vóór de oogst onder licht met die golflengte te zetten. Zo zou je met bepaalde lichtrecepturen extra voedzame planten kunnen kweken.’

Bij Keygene loopt Toussaint nog even langs Marco van Schriek, expert digitale fenotypering. Dat betekent: volautomatisch meten aan planten. Van Schriek wijst naar een groot metalen compartiment. ‘Daar gaan de planten via de lopende band de fotoruimte binnen’, zegt hij. ‘De computer analyseert de foto’s en zet meetgegevens over de groei automatisch in het systeem.’

Romantiek?

Koppel een systeem zoals digitale fenotypering aan verticale landbouw, waarin je alle omstandigheden als licht, temperatuur en luchtvochtigheid kunt regelen, en je komt al snel uit bij volautomatische, computergestuurde landbouw, waarin een algoritme bepaalt hoeveel water en welk licht de planten krijgen toegediend.

En die boer op zijn tractor dan? Waar blijft de romantiek van landbouw als dit de toekomst is? ‘Uiteindelijk helpen we ook die boer’, aldus Toussaint. ‘Met ons geavanceerde onderzoek kijken we naar vragen als: hoe maken we een plant resistent tegen bepaalde ziektes? Dan hoef je minder pesticiden te spuiten en dat is beter voor iedereen.’

Belangrijke verticale-landbouw-bedrijven

Square Roots Project Verticale landbouw in containers in hartje Brooklyn van Kimbal Musk.
AeroFarms Grootschalige binnenlandbouwer uit Amerika. Opende in 2016 een 6.500 m² grote verticale boerderij, waar ze jaarlijks bijna een miljoen kilo groente produceren.
Fujitsu Japanse ict-gigant die een van zijn halfgeleiderfabrieken ombouwde tot verticale slaboerderij – naar verluidt vooral om boeren ervan te overtuigen om ict-diensten te gebruiken.
Plenty Nieuwe speler op de markt. Past ‘torenlandbouw’ toe, waarbij de gewassen niet in gestapelde bakken groeien, maar zijwaarts uit een soort torens.
GROWx Amsterdamse verticale boerderij die als eerste – volledig op hernieuwbare energie draait.