Verse paprika's, knapperige sla en sappige tomaten - Duitse consumenten vinden dit allemaal vanzelfsprekend. De schappen in de supermarkt liggen er vol mee. Maar de meeste van deze groenten komen van ver. Volgens het Bundesamt für Statistik kwam vorig jaar ruim een kwart van alle groenten- en fruitimport uit Spanje; voor paprika's en sla was dat zelfs 50 procent. In totaal importeerde Duitsland ongeveer 1,6 miljoen ton fruit en 1,3 miljoen ton groenten van het Iberisch schiereiland. Hiervoor waren duizenden vrachtwagenritten nodig. Bovendien worden de meeste groenten en fruit geteeld in Andalusië, een uitgesproken droge regio waar het watertekort en de daarmee samenhangende milieuproblemen onlangs zijn verergerd.
Teelt naar de consument brengen
Met het oog op deze situatie lijkt het verstandig om in de toekomst nog meer groenten en fruit in Duitsland te telen - idealiter in de directe buurt van consumenten in de steden. Een oplossing hiervoor zouden compacte, energiezuinige en waterbesparende teeltunits kunnen zijn, waarmee het hele jaar door geoogst kan worden.
"In plaats van de groenten en het fruit met duizenden tonnen over de snelwegen te vervoeren, willen we de teelt naar de consumenten brengen", zegt Prof. Michael Stelter, adjunct-directeur van het Fraunhofer Instituut voor Keramische Technologieën en Systemen IKTS in Dresden. "Ons doel is om samen te werken met middelgrote bedrijven om zulke kleine faciliteiten op te zetten op talloze locaties in Duitsland - we hebben het over indoor farming."
Deze compacte, efficiënte teeltunits zouden bijvoorbeeld op daken van huizen of kleinere open ruimtes kunnen worden gebouwd en - om ruimte te besparen - zelfs in meerdere verdiepingen boven elkaar kunnen worden geplaatst. We hebben het dan over "beschermde teelt" of "controlled environment agriculture" (CEA).
Alle technologie uit één hand
Het instituut biedt alle benodigde technologie uit één hand: water- en voedingsstoffenrecycling, warmte- en vochtbeheer, verlichting en sensortechnologie - om de planten perfecte zorg te bieden. "In ons instituut hebben we de afgelopen jaren veel van de componenten ontwikkeld die hiervoor nodig zijn. Daarnaast hebben we de kennis uit andere projecten op het gebied van energie- en milieutechnologie om de verschillende technologieën te integreren in een geautomatiseerd en volledig gedigitaliseerd totaalsysteem", zegt Michael Stelter. Op deze manier wil het instituut vooral kleine en middelgrote bedrijven in staat stellen om toegang te krijgen tot dit marktsegment of bedrijven die al actief zijn in deze sector helpen om hun portfolio uit te breiden. Bestaande indoor farms kunnen ook ondersteund worden om efficiënter en economischer te werken.
Dankzij de IKTS-technologieën kunnen de teeltunits veel kleiner worden ontworpen dan de grote kassen in Spanje of Nederland. De charme zit in de zeer compacte technologie die in een kleine ruimte kan worden ondergebracht. Dat begint al bij de verwarming. Hier vertrouwt het IKTS-team op zeolieten, speciaal keramiek dat vocht opneemt en afgeeft - en tegelijkertijd warmte genereert of absorbeert uit de omgeving. Als de zeolieten opgeslagen water door verdamping vrijgeven, absorberen ze warmte. Als ze later weer vocht opnemen, geven ze de warmte weer af. De truc is om de luchtstroom in de units zo te sturen dat verdamping en waterabsorptie perfect onder controle zijn. Op deze manier kan overtollige warmte overdag worden opgeslagen en weer worden afgegeven tijdens de koude nacht.
© Fraunhofer IKTS
Optimale belichting en dosering van voedingsstoffen
Voor overdekte teeltsystemen met meerdere verdiepingen en voor lange winterdagen is ook extra belichting nodig. "We beschikken over de juiste energiezuinige LED- en verlichtingstechnologie", zegt IKTS-projectmanager Nico Domurath. "We kunnen het licht precies aanpassen aan de behoeften van de planten - bijvoorbeeld meer fotonen leveren wanneer ze meer energie nodig hebben voor fotosynthese. Bovendien kunnen we LED's zo verpakken dat ze heel lang bestand zijn tegen de warme, vochtige omstandigheden in de kas."
Een groot voordeel van binnenteelt is dat water en voedingsstoffen kunnen worden gecirculeerd. Wanneer er buiten water wordt gegeven, gaat er veel water verloren door verdamping, maar niet in de gesloten systemen. De planten worden gevoed door een speciale oplossing. Het teveel aan voedingsoplossing wordt opgevangen en behandeld met keramische membranen. Sensoren controleren het restgehalte aan voedingsstoffen. Dit betekent dat er slechts kleine hoeveelheden nieuwe voedingsstoffen toegevoegd hoeven te worden voordat de oplossing teruggevoerd wordt naar de planten.
Biomassa en afvalwarmte uit de regio gebruiken
Het ter plaatse telen van groenten en fruit in kleine overdekte faciliteiten heeft ook het voordeel dat biomassa uit de regio kan worden gebruikt als voedingsstof. Er zijn bijvoorbeeld technologieën ontwikkeld bij Fraunhofer IKTS om fermentatieresiduen van biogasinstallaties te verwerken tot hoogwaardige voedingsstoffen voor planten. Regionaliteit heeft zelfs nog een ander voordeel: de installaties kunnen specifiek worden gebouwd waar synergieën ontstaan - bijvoorbeeld in de buurt van commerciële bedrijven die veel restwarmte produceren. Dit zou de warmtevraag in de winter op een milieuvriendelijke manier dekken. In steden zouden grote datacenters en serverparken die veel warmte produceren in aanmerking kunnen komen.
Het team van Nico Domurath demonstreert momenteel hoe de hele technologie kan worden ondergebracht in een kleine ruimte met verschillende kleinschalige indoor farming systemen. "We kunnen deze gemakkelijk opschalen - geheel volgens de behoeften van toekomstige geïnteresseerde partijen," zegt hij. "We bieden ook een uitgebreide kosten- en gebruiksanalyse. We zoeken uit welke locatie het meest geschikt is en met welke technologieën de meest positieve effecten kunnen worden bereikt", voegt Michael Stelter toe. "Op deze manier willen we de weg vrijmaken voor een grootschalige toepassing van indoor farming in Duitsland."
Voor meer informatie:
https://www.ikts.fraunhofer.de