Überblick über die neuesten Entwicklungen bei „Pflanzenfabriken“ in China, Japan und den Niederlanden

Derzeit gibt es weltweit mehrere repräsentative Typen von „Pflanzenfabriken“, darunter Präzisionsanbaufabriken, die durch Japan vertreten werden, und Großanbaufabriken, die durch die Niederlande vertreten werden.

Chinesische Unternehmen wie JD.com und COFCO führen Technologien für „Pflanzenfabriken“ zur experimentellen Kultivierung ein. Durch Untersuchungen zeigt dieser Bericht die neuesten Entwicklungsstände von „Pflanzenfabriken“ in China, Japan und den Niederlanden.

Die „chinesische Rolle“ in „Pflanzenfabriken“

Die „Pflanzenfabrik“ von JD.com in Tongzhou, Peking, gilt als eine der größten in China, die japanische Technologie mit sowohl Sonnen- als auch Kunstlicht kombiniert. In diesem Gewächshaus mit einer Fläche von über 10.000 Quadratmetern können Sie sehen, wie Gemüse ohne Boden angebaut wird.

Die Temperatur in der Pflanzenfabrik ist optimal. Die Gemüse werden nicht im Boden angebaut, sondern sind ordentlich auf Kulturbetten angeordnet, die mehr als einen Meter über dem Boden liegen, wobei man das leise Rauschen von fließendem Wasser hören kann. Auf den ersten Blick ähnelt die gesamte „Pflanzenfabrik“ eher einem großen Labor. Hebt man die Grundplatte eines Salat-Settling-Bettes an, fließt eine flache Flüssigkeit von der Oberseite des Bettes nach unten; die gut entwickelten Wurzelsysteme des Salats sind in diese Flüssigkeit eingetaucht, was zeigt, dass das Geräusch des Wassers von hier stammt.

Diese Flüssigkeiten dienen als Nährlösungen für Pflanzen und entsprechen der „Säuglingsnahrung“ für Pflanzen. Je nach Bedarf der einzelnen Pflanze werden dem Wasser verschiedene Nährstoffe zugesetzt; zum Beispiel: „Da Spinat einen höheren Kaliumgehalt hat, wird der Nährlösung mehr Kalium zugesetzt.“ Berichten zufolge verwendet die „Pflanzenfabrik“ die japanische Methode der „Flachstrom-Hydroponik“. Diese Anbaumethode ermöglicht eine kontrollierbare Temperatur der Nährlösung, sorgt dafür, dass die Wurzeln der Gemüsepflanzen Sauerstoff effektiv aufnehmen können, und spart Wasser, wobei eine Wiederverwendungsrate der Nährlösung von 90 % erreicht wird. Berechnungen zeigen, dass etwa eine Flasche Mineralwasser ausreicht, um ein Gemüse zu züchten, wobei der Wasserverbrauch nur 3 % des traditionellen Bodenanbaus beträgt.

Im Jahr 2018 führte JD.com Technologien und Ausrüstungen im Zusammenhang mit der „Pflanzenfabrik“ von Mitsubishi Chemical aus Japan ein, einschließlich Saatgut und Nährlösungen, die alle aus Japan stammen. Der größte Vorteil dieses Gemüses ist, dass keine Pestizide verwendet werden. Das Geheimnis, warum keine Pestizide benötigt werden, liegt darin, dass die „Pflanzenfabrik“ Krankheitserreger durch „bodenlose Kultivierung“ isoliert.

JD.com hat auch Kerntechnologien von Mitsubishi aus Japan eingeführt, darunter Setzlingskästen. Durch die kleinen Glasfenster an den Setzlingskästen sind Reihen mehrstufiger Regale zu sehen, die mit frisch gekeimten Setzlingen gefüllt sind. Die Setzlingskästen ermöglichen die Anpassung der Lichtintensität, der Kohlendioxidkonzentration, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit. Eine Charge von Setzlingen kann in 8 bis 10 Tagen produziert werden, wodurch der traditionelle Setzlingszyklus um mehr als die Hälfte verkürzt wird. Nach dem Verlassen der Setzlingskästen werden diese Setzlinge auf Kulturbetten gepflanzt. Nach 20 bis 30 Tagen Wachstum kann eine Ernte eingefahren werden. Am Beispiel von Kopfsalat lassen sich 12 bis 14 Ernten pro Jahr erzielen, verglichen mit etwa 3 bis 4 Ernten pro Jahr im Freilandanbau.

Derzeit stammen alle Gemüsesamen für die „Pflanzenfabrik“ von JD.com aus Japan. JD.com führt auch Züchtungsexperimente mit inländischen Forschungsinstituten durch, um sich auf die Verwendung einheimischer Samen vorzubereiten. Hinsichtlich der Züchtungsrichtung ist Japan China voraus; die japanische Züchtung hat das Stadium der Sicherung der Grundversorgung hinter sich gelassen und konzentriert sich stärker auf Geschmack und Aroma. Der Großteil der Züchtung in China legt weiterhin den Schwerpunkt auf den Ertrag, aber es gibt eine hochpreisige Verbrauchergruppe, die Wert auf Geschmack legt, und das Gemüse aus der „Pflanzenfabrik“ richtet sich an diese Zielgruppe.

Salat aus „Pflanzenfabriken“ ist tatsächlich zarter und knuspriger als gewöhnlicher Salat auf dem Markt. Während der Pandemie war die Nachfrage nach Gemüse aus „Pflanzenfabriken“ größer als das Angebot. Preislich kostet gewöhnlicher Bio-Salat etwa 6 Yuan pro 200 g, während Salat aus der „Pflanzenfabrik“ rund 7,5 Yuan kostet. Verbraucher können morgens über die JD.com-App bestellen und ihre Produkte bereits am Nachmittag erhalten.

Bei „Pflanzenfabriken“ hat das nationale Niveau der Hardware- und Softwaretechnologie die Selbstversorgung erreicht, ohne kritische Engpässe. Allerdings ist es derzeit noch nicht möglich, eine höhere Systemsteuerungspräzision und eine längere Lebensdauer der Geräte zu erreichen, wie in den Niederlanden und Japan. „Es ist wie bei Chips: Wir können keine Hochpräzisionstechnologie erreichen, aber die Grundbedürfnisse erfüllen“. Darüber hinaus besteht im Bereich der Pflanzenzüchtung noch ein gewisser Abstand zwischen China und entwickelten Ländern wie den Niederlanden und Japan.

Niederländische „Pflanzenfabrik“ bietet maßgeschneiderte Lösungen

"Die niederländische Landwirtschaft tritt ins Zeitalter 4.0 ein!" Die deutsche Wirtschaftswoche berichtete, dass die Exporte niederländischer Agrarprodukte wie Obst und Gemüse im vergangenen Jahr einen neuen Rekord erreichten. Angesichts der ausgeprägten globalen Ernährungskrise sind niederländische „Pflanzenfabriken“ allmählich in die Phase der Massenproduktion und regelmäßigen Versorgung eingetreten.

Ein solches Beispiel ist die „Pflanzenfabrik“ GROWx in einem Gewerbepark südöstlich von Amsterdam. Von außen unterscheidet sich diese „Pflanzenfabrik“ kaum von einem normalen Unternehmen. Betritt man das Innere, stellt man jedoch erhebliche Unterschiede zu einem Glashaus fest: Der Raum ist geschlossener und es gibt einen zusätzlichen Hauptdarsteller – die Pflanzenlampe.

Besucher, die den Anbaubereich betreten, müssen blaue Arbeitsanzüge und Schutzkappen tragen. Diese „Pflanzenfabrik“ baut hauptsächlich Spinat, Salat, Grünkohl und andere Kulturen an. Obwohl die Fabrik eine Fläche von 2.000 Quadratmetern einnimmt, verfügt sie über mehrere vertikale Anbauebenen, sodass die tatsächlich genutzte Fläche drei- bis viermal so groß ist wie die Grundfläche.

Neben den Steuerungstechnologien der Klimakammer wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Belüftung ist das Wichtigste die LED-Pflanzenwachstumslampen, die violettes Licht ausstrahlen. Es ist bekannt, dass diese Wachstumslampen von einem professionellen niederländischen Hersteller von LED-Pflanzenwachstumslampen bereitgestellt werden und je nach verschiedenen Pflanzen und Wachstumszyklen angepasst werden können, wodurch Gemüse schneller und besser wächst und sogar der Geschmack beeinflusst wird.

„Pflanzenfabriken“ können die Auswirkungen von Wetteränderungen vermeiden, und die kontrollierbare Umgebung ermöglicht es den Kulturpflanzen, hohe Qualität und hohe Erträge zu erzielen. Diese Stabilität ermöglicht es uns auch, „Produkte anzupassen“ gemäß den Anforderungen von Einzelhändlern und sogar Endkunden. Sie können „saisonales Gemüse“ jederzeit bestellen, und wir garantieren eine pünktliche Lieferung.

Allerdings haben „Pflanzenfabriken“ auch Nachteile. Der wichtigste sind die hohen Kosten: Der Bau der für eine „Pflanzenfabrik“ erforderlichen Klimaräume kostet etwa dreimal so viel wie ein Glasgewächshaus gleicher Fläche, und die rund um die Uhr betriebenen LED-Wachstumslampen sind ebenfalls sehr teuer. Im Vergleich zur traditionellen Landwirtschaft sind die Anfangsinvestitionen und Betriebskosten um ein Vielfaches höher. Zweitens stellen „Pflanzenfabriken“ höhere Anforderungen an die Landwirte, die nicht nur Anbaukenntnisse besitzen, sondern auch umfangreiches Wissen in Botanik und Umweltwissenschaften haben müssen. Aufgrund der verschiedenen hohen Kosten liegen die Preise der angebauten Obst- und Gemüsesorten um ein Vielfaches über denen ähnlicher Produkte auf dem Markt.

Dennoch ist GROWx von den Zukunftsaussichten überzeugt. Nahrungsmittelknappheit ist zu einem globalen Problem geworden, insbesondere in Großstädten, und „Pflanzenfabriken“ sind besonders gut für städtische Umgebungen geeignet. Derzeit beteiligen sich auch viele niederländische Lebensmittelunternehmen, große Supermärkte, Start-ups und andere an der Errichtung von „Pflanzenfabriken“.

Der Aufstieg der „Pflanzenfabriken“ ist untrennbar mit dem Antrieb vieler führender niederländischer Unternehmen verbunden, die zahlreiche Schritte abdecken, darunter den Bau von Klimakammern, die Saatgutzüchtung, die Düngung und die Beleuchtung. Die Niederlande beherbergen zudem die Wageningen University & Research, die weltweit bestplatzierte landwirtschaftliche Universität. Projekte im Bereich der „Pflanzenfabriken“ erhalten auch Unterstützung von der niederländischen Regierung, die ein landesweites Netzwerk von „Pflanzenfabriken“ aufbauen möchte. In Zukunft werden ihre Produkte schrittweise in normale Haushalte einziehen und sich nach Europa und in andere Regionen ausweiten.

„Pflanzenfabrik“-Produkte sind in japanische Haushalte eingezogen

In Japan ist die „Pflanzenfabrik“ kein fortschrittliches Konzept mehr, sondern gelebte Alltagserfahrung. In japanischen Supermärkten sieht man häufig Produkte der Marke „Vegetus“: quadratische, transparente Beutel mit frischem Gemüse, das nicht gewaschen werden muss und sich direkt für Salate oder Sandwiches eignet. Alle werden bodenlos angebaut und haben dieselbe Herkunft – die „Pflanzenfabrik“.

Die japanische Convenience-Store-Kette FamilyMart hat mit der Vitec Vegetable Factory Co., Ltd. zusammengearbeitet, um Sandwiches aus Gemüse aus „Pflanzenfabriken“ in über 16.000 Filialen landesweit zu verkaufen. Technologiegiganten wie die Tokyo Electric Power Company Holdings, Fujitsu, Panasonic und Sharp beteiligen sich aktiv am Aufbau von „Pflanzenfabriken“, und auch Privatpersonen sehen „Pflanzenfabriken“ zunehmend als bevorzugte Investitionsmöglichkeit an.

In Japan entstanden die ersten „Pflanzenfabriken“ in den 1970er und 1980er Jahren. Damals durchlief die heimische Industrie eine Modernisierung, was zur Ausmusterung großer Mengen an Fabrikausrüstungen führte. Gleichzeitig führte die alternde Bevölkerung Japans zu einem Rückgang der Anzahl der Landwirte. Die japanische Regierung führte Richtlinien ein, die Fabriken dazu ermutigten, veraltete Ausrüstungen für landwirtschaftliche Zwecke wiederzuverwenden. Infolgedessen begannen viele Wissenschaftler, künstliche Beleuchtung zu erforschen. Bis heute ist Japan weltweit führend im Bereich der künstlichen Beleuchtung für „Pflanzenfabriken“.

Laut einem Bericht der Nikkei ist Japan eines der Länder mit einer relativ großen Anzahl an Pflanzenfabriken weltweit. Die Japanische Vereinigung für Gewächshausgartenbau (Bezirk Chuo, Tokio) gab an, dass es bis Februar dieses Jahres 386 „Pflanzenfabriken“ in Japan gab. Statistiken zeigen jedoch, dass viele „Pflanzenfabriken“ aufgrund von Gründen wie Geräteüberkapazitäten und der Unterschätzung der Herausforderungen bei der Entwicklung von Vertriebskanälen durch Unternehmen Verluste erleiden.

In einem Interview gab Makari Fujimoto, geschäftsführender Direktor der Allgemeinen incorporated Vereinigung Innoplex, bekannt, dass die Ausrüstungskosten für die Einrichtung einer „Pflanzenfabrik“ etwa 60 bis 70 Millionen Yen betragen (100 Yen entsprechen ungefähr 6,4 RMB). Um den Einfluss der Außentemperaturen zu mindern, müssen im Gebäude Dämmschichten hinzugefügt und Klimaanlagen installiert werden, was etwa 20 bis 30 Millionen Yen kostet. Daher liegen die insgesamt erforderlichen Investitionen zwischen 80 und 100 Millionen Yen. Er teilte den Reportern mit, dass Standardfabrikgebäude oder Lagerhallen geeignet sind, vorausgesetzt, die Deckenhöhe beträgt zwischen 2,5 und 3 Metern und die Fläche liegt zwischen 600 und 700 Quadratmetern.

Berichten zufolge hat sich in den letzten Jahren, mit der Anhäufung von Technologien zur Senkung der Kosten für Wasser, Strom, Heizung und Arbeitskräfte sowie des Anbauwissens, die Größe von „Pflanzenfabriken“ vergrößert. Der Preis für energieeffiziente Leuchtdiode (LED)-Beleuchtung ist ebenfalls immer erschwinglicher geworden, und „die Gewinne beginnen vielversprechende Anzeichen zu zeigen“. Japan ist das Land mit der schnellsten Entwicklung der LED-Beleuchtung weltweit. Im Jahr 2014 erhielten zwei japanische Wissenschaftler und ein japanisch-amerikanischer Wissenschaftler den Nobelpreis für ihre Arbeit an blauen LEDs. Seit 2017 haben mehr als 95 % der neu gebauten „Pflanzenfabriken“ in Japan die LED-Technologie übernommen.

Neben dem Bedarf an erheblichem Startkapital ist die Ausrüstungstechnologie japanischer „Pflanzenfabriken“ noch nicht ausgereift. Derzeit besteht über 90 % der Produktion in japanischen „Pflanzenfabriken“ aus Blattgemüse wie Kopfsalat. Es ist schwierig, eine Massenproduktion von Fruchtgemüse wie Tomaten oder Wurzelgemüse wie Kartoffeln in „Pflanzenfabriken“ zu erreichen, da Beleuchtung nicht nur von oben, sondern auch von den Seiten erforderlich ist. Derzeit experimentieren Forschungslabore der Universität Chiba in Japan noch mit der stabilen Produktion von Erdbeeren in „Pflanzenfabriken“. Obwohl Erdbeeren eine Obstsorte sind, wachsen ihre Ranken horizontal statt vertikal, wodurch sie Licht gleichmäßiger aufnehmen können. Derzeit werden die in Japan für die Kuchenherstellung verwendeten Erdbeeren aus dem Ausland importiert. Sobald die Anbautechnologie für Erdbeeren in „Pflanzenfabriken“ ausgereift ist, wird es ein großes Marktpotenzial geben.