Vertical farming is – vooralsnog – niet geschikt voor elk gewas. Citroenbomen in een loods in Amsterdam zien we niet gauw verschijnen, maar ook tomaten lijken niet meteen de overstap van de kas naar de container te maken. Sla en kruiden passen wel in het plaatje. Dat neemt niet weg dat ze in het Spaanse Murcia nog volop buiten worden geteeld en vandaaruit de weg vinden naar het schap in noordelijker gelegen Europese landen. Welk van beide producten – binnenteelt in Nederland of buitenteelt in Spanje – is het meest duurzaam, vroegen we ons af. We doken in enkele studies over de CO₂-uitstoot.
Vertical farming — het telen van gewassen in gestapelde lagen binnen een gecontroleerde omgeving — biedt een aantal belangrijke voordelen ten opzichte van de vollegrondsteelt. Het verbruikt minder water dankzij gesloten recirculatiesystemen, vraagt veel minder grond en kan overal worden opgezet: in steden, woestijnen of koude klimaten, dicht bij de consument. Omdat de teelt volledig klimaatgestuurd is, speelt het weer geen rol meer en is de productie het hele jaar stabiel. De gesloten omgeving maakt gewasbeschermingsmiddelen grotendeels overbodig en zorgt voor een schoner product. Door optimale groeiomstandigheden liggen de opbrengst per m² en het aantal oogstcycli per jaar bovendien hoger.
© ID 370287371 © Artitwpd | Dreamstime
Toch is vertical farming geen wondermiddel. Het energieverbruik is de grootste zwakte: kunstlicht en klimaatcontrole kosten enorm veel elektriciteit. Daarnaast zijn de investeringskosten hoog en is, zoals gezegd, de methode vooralsnog alleen geschikt voor bladgroenten, kruiden en klein fruit.
Wij vestigen onze aandacht op de teelt van sla. De studies die we hebben geraadpleegd omtrent de milieu-effecten bevatten steevast de afkorting LCA in de titel. Een Life Cycle Assessment — in het Nederlands ook wel levenscyclusanalyse genoemd — is een methode om de milieu-impact van een product in kaart te brengen over de volledige levenscyclus, van teelt tot bord, en vaak zelfs nog daarvóór (landbouwinputs) en daarna (afvalverwerking).
CO₂-equivalent
De milieu-effecten zijn divers. Bij de teelt en afzet van AGF kunnen – in meerdere of mindere mate – gevolgen optreden die in essentie te herleiden zijn tot vervuiling en uitputting van water, bodem en omgeving. Denk aan het overmatig gebruik van water in droge gebieden, de toepassing van meststoffen of gewasbeschermingsmiddelen, maar ook plasticvervuiling. In dit artikel wordt voor de binnen- en buitenteelt gekeken naar het verschil in CO₂-equivalent (CO₂-eq), een eenheid waarmee de klimaatimpact van verschillende broeikasgassen (niet alleen koolstofdioxide, maar ook methaan, lachgas en andere gassen) op één noemer wordt gebracht. De uitstoot van broeikasgassen draagt bij aan de opwarming van de aarde.
Om met de deur in huis te vallen: volgens enkele geraadpleegde studies kan het CO₂-equivalent van de teelt, opslag, transport en gebruik in een Nederlandse horecazaak van sla uit een vertical farm in Amsterdam vergelijkbaar zijn met die van sla geoogst op een veld in Murcia. "Dat is logisch," is misschien de eerste reactie, "want je bespaart een vrachtwagenrit van meer dan 2.000 km." Toch liggen de zaken niet zo simpel.
Transportkilometers
Zo is transport van Spanje naar Nederland maar een deel van de volledige footprint, een deel dat in meerdere studies onder de helft van de totale CO₂-voetafdruk – van teelt tot schap – blijft. Nemen we bij het vervoer van sla per vrachtwagen van Murcia naar Amsterdam (2.100 km) een gemiddeld dieselverbruik van 40 liter per 100 km voor een gekoelde lading van 15 ton aan, dan ligt bij een CO₂-eq-uitstoot van 3,468 per liter brandstof (bron: Nederlandse strandaardlijst met CO₂-emissiefactoren) de broeikasgasuitstoot van het vervoer op 0,20 kilo CO₂-eq per kilo sla. Vooralsnog gebeurt transport per vrachtwagen vanuit Spanje op basis van een verbrandingsmotor, maar als elektrificatie zich ook in die sector doorzet, kan de CO₂-emissie tijdens het vervoer nog stevig naar beneden.
Meerdere studies schatten de CO₂-eq-emissie per kilo product voor de vollegrondsteelt van sla in Spanje op om en bij de 0,20-0,25 kilo. De uitstoot is afkomstig van onder meer de productie en toepassing van meststoffen, gewasbeschermingsmiddelen en irrigatie. Samen maken teelt en vervoer naar Nederland circa 0,45 kilo CO₂-eq per kilo sla. Casey et al. (2022) vermeldt een uitstoot van 0,68 kilo CO₂-eq tot en met het distributiecentrum in het Verenigd Koninkrijk, wat, wanneer omgerekend naar een Nederlands DC, 0,58 kilo CO₂-eq oplevert. In deze studie hoort daar ook verpakking bij.
Voor diezelfde teelt van sla in een vertical farm, met energie van het net (in de studie van Casey et al. gaat het over het Britse elektriciteitsnet, waarbij een mix van gasverbranding, nucleaire installaties en hernieuwbare bronnen voor de energie zorgen), ligt de uitstoot maar liefst 15 keer hoger: 8,9 kilo CO₂-eq per kilo sla. Het onderzoek gaat uit van een elektriciteitsverbruik van 15 kWh per kilo product (belichting, klimaatbeheersing, irrigatie) en teelt op of vlakbij de plaats van consumptie (geen transportkilometers).
© ID 245300940 © Hilda Weges | Dreamstime
Vollegrondsteelt van ijsbergsla in Murcia
Vollegrondsteelt, kas of vertical farm
Een studie van Blom et al. (2022) hanteert vergelijkbare cijfers. Het is een vergelijking tussen de vollegrondsteelt van sla, kasteelt in de grond, hydrocultuur in een kas en teelt in een vertical farm, telkens op Nederlands grondgebied, met inbegrip van upstream en end-of-life van de "farm life cycle" (bv. materialen en transport voor de bouw van een landbouwloods, kas of vertical farm) en upstream, core, downstream en end-of-life van de "crop life cycle": van landbouwinputs tot transport naar eindbestemming. Verpakking is niet inbegrepen.
Het onderzoek van Blom et al. becijfert de uitstoot tijdens de teelt zelf op 0,36 kilo CO₂ -eq per kilo sla (iets ruimere cijfers dan de gemiddelde 0,25 kilo CO₂-eq voor de Spaanse teelt). Voor het gehele traject (farm life cycle en distributie binnen Nederland inbegrepen) gaat het om 0,49 kilo CO₂-eq. Vollegrondsteelt in de kas komt uit op 1,21 kilo, hydrocultuur in de kas op 1,45 kilo en teelt in een vertical farm – net als bij Casey et al. wordt uitgegaan van 15 kWh per kilo product en stroom van het net – op 8,18 kilo CO2-eq per kilo sla.
In beide studies is de grootte-orde bijgevolg gelijkaardig: de uitstoot van teelt in een vertical farm is vele malen groter dan die van sla uit de buitenteelt (of in de kas), ongeacht of die in Nederland of in Spanje plaatsvindt.
Elektriciteitsverbruik als slokop
In elk van de onderzochte teeltmethoden is het gros van de uitstoot toe te schrijven aan landbouwinputs en het brandstof- en elektriciteitsverbruik tijdens de teelt zelf. Voor vertical farming betekent dit dat er veel winst valt te behalen als voor de klimaatbeheersing en het energieverbruik hernieuwbare bronnen worden aangesproken. Blom et al. keken naar de resultaten van vertical farming met een energievoorziening op basis van zonnepanelen en een bodemwarmtepomp. Teelt in de grond in de kas resulteert op die manier in een uitstoot van circa 0,60 kilo CO₂-eq per kilo sla, hydrocultuur in de kas leidt tot een emissie van ongeveer 0,75 kilo en teelt in de vertical farm tot grofweg 2,40 kilo. Dat maakt een groot verschil. In dit scenario zou de kasteelt het duurzaamheidsniveau van de uit Murcia geïmporteerde sla benaderen of evenaren. Vertical farming blijft nog steeds achter.
Echter, Casey et al. onderzochten voor vertical farming naast zonne-energie ook windenergie als energiebron. Zo schuift de studie het cijfer van 1,33 kilo CO₂-eq per kilo sla naar voren als de energie geleverd wordt via een door zonnepanelen opgeladen 85 kWh-batterij (off-grid). Ondanks het verschil in cijfers met de studie van Blom et al., is de trend duidelijk: de energiebron is een belangrijke factor. Zorgt windenergie voor het opladen van een batterij, dan komt in de studie van Casey et al. de CO₂-equivalentie zelfs uit op 0,56 kilo CO₂-eq per kilo sla.
© image generated by Claude
Deze laatste uitstoot zou, net als teelt in de kas op basis van schone energie, te vergelijken zijn met teelt in Spanje en vervoer naar Nederland. Het valt bovendien te verwachten dat de snelle ontwikkeling van zonne-energietechnologieën, gecombineerd met het circulair hergebruik van materialen aan het einde van de levensduur, deze emissies naar verwachting in de loop van de tijd aanzienlijk zal doen dalen, in de richting van de emissieniveaus die geassocieerd worden met op windenergie gebaseerde systemen.
Steeds schonere energiemix
Meerdere studies wijzen er dus op dat sla uit een vertical farm een grotere koolstofvoetafdruk heeft dan importsla uit Spanje. Maar als vertical farming de (juiste) hernieuwbare energiebron(nen) aanspreekt, zou het qua broeikasgasemissies in de buurt kunnen komen. Niet alleen door de zorgen over het klimaat, ook door de oorlog in Oekraïne en Iran schuift de elektriciteitsmix op het net in Europese landen daarenboven steeds verder op richting een groter aandeel hernieuwbare bronnen. Waar aardgas en kolen in 2022 (het jaar van bovenvermelde studies) samen nog voorzagen in 60% van de energievoorziening in Nederland, was het aandeel in 2024 gedaald naar 48%, ten voordele van wind- en zonne-energie, zo blijkt uit cijfers van het Centraal Bureau voor de Statistiek. "In 2030 moet 70% van alle elektriciteit duurzaam worden opgewekt", zo stelt het Nationaal Energie Dashboard.
Niet alleen de energiebron speelt een rol, dat doet ook de energie-efficiëntie: hoe efficiënter de belichting en de klimaatcontrole, en hoe hoger de oogstopbrengst per m², des te duurzamer is de teeltmethode. Toch mag niet worden vergeten dat de energietechnische efficiëntie per teeltlocatie verschilt: een vertical farm in een land met een extreem klimaat zal meer energie verbruiken dan een teeltopstelling in een gematigd klimaat.
Nog enkele voordelen
Vertical farming heeft nog een bijkomend voordeel in de CO₂-balans: de geringe voedselverspilling. In de vollegrondsteelt kunnen slechte weersomstandigheden de oogst beschadigen. De ecologische voetafdruk van een krop sla die uitenindelijk als veevoer eindigt, is niet gering. En omdat vertical farms doorgaans dicht bij de consument zijn gevestigd, is er minder nood aan gekoelde opslag en is sla bij aankomst verser en blijft ze langer houdbaar, wat leidt tot minder derving in de winkel en bij de consument thuis. Dat telt: elke krop die onbedorven in de prullenbak belandt, vertegenwoordigt CO₂-uitstoot die voor niets is geweest. Sommige studies houden rekening met dit gegeven en hanteren daarom niet de geproduceerde, maar de daadwerkelijk geconsumeerde kilo als rekeneenheid.
Er zijn nog andere milieuvoordelen. Zo elimineert vertical farming de behoefte aan gewasbeschermingsmiddelen, waardoor chemische vervuiling van zowel bodem, water als lucht wordt verminderd. Ten tweede verbruikt het aanzienlijk minder water dan conventionele buitenteelt: de studie van Casey et al. houdt het op 1,6 liter water per kilo sla, vergeleken met 58,2 liter bij vollegrondsteelt in Murcia.
Toch is het belangrijk om ook de waterschaarste-impact in beschouwing te nemen, een begrip dat verder gaat dan het louter meten van watervolume en rekening houdt met de relatieve schaarste van water in de regio waar het wordt verbruikt. Wanneer deze factor in rekening wordt gebracht, wordt het beeld genuanceerder: Casey et al. berekenden een waterschaarste-impact van 111 m³ voor vertical farming op basis van zonnepanelen, 18 m³ bij gebruik van windenergie, en 13 m³ voor vollegrondsteelt in Spanje. Omdat de fabricage van zonnecellen grotendeels plaatsvindt in China — in regio's waar water relatief schaars kan zijn — en daarbij grote hoeveelheden ultrapuur water nodig zijn voor het reinigen van de siliciumwafers, scoort energietoevoer op basis van zonnepanelen hoog in deze index. De studie merkt daarbij op dat de waterschaarste-impactscores nog niet volledig betrouwbaar zijn. Maar de trend lijkt onmiskenbaar.
Tot slot vereist vertical farming aanzienlijk minder land dan traditionele buitenteelt. Als de grond die hierdoor vrijkomt, wordt gebruikt voor herbebossing, draagt de omschakeling bij aan koolstofvastlegging — het proces waarbij bossen atmosferisch CO₂ absorberen en opslaan, wat helpt om de klimaatverandering te beperken. Toch is die impact volgens Blom et al. (2022) niet heel groot: slechts 0,09 kilo CO₂-eq per kilo sla, mocht het veld waar de sla wordt geteeld plaatsmaken voor een bos.
We sluiten af zoals we begonnen, met de opmerking dat vertical farming vooralsnog enkel geschikt is voor de teelt van bladgroenten, kruiden, microgreens en enkele andere gewassen die niet veel plaats innemen. Een bijkomende beperking van dergelijke teeltmethode is de rentabiliteit. Enkel gewassen die snel groeien, een hoge marktwaarde hebben en weinig energie vragen per kilogram opbrengst komen in aanmerking.
