Die grösste vertikale Farm der Welt steht in den Vereinigten Arabischen Emiraten: «ECO1» heisst die Anlage – eine sprechende Abkürzung für «Emirates Crop One» –, untergebracht in einer schmucklosen dunkelgrauen Halle ohne Fenster unweit des internationalen Flughafens in Dubai. Im Innern des gewaltigen Gebäudes werden Petersilie, Rucola und Salat angebaut – auf drei Stockwerken mit 30 000 Quadratmetern und mithilfe von Wasserpumpen, Gummischläuchen und Elektrokabeln.

Eigentlich ist die Anbaufläche noch deutlich grösser, denn die Pflanzen wachsen, nach der Anzucht in Schaumstoffwürfeln, in siebenstöckigen Regalsystemen heran. Ihre Wurzeln hängen in eine Wasser-Nährstoff-Flüssigkeit, von oben werden sie mit speziellen LED-Leuchten bestrahlt. Luftfeuchtigkeit und Kohlendioxidkonzentration werden automatisch geregelt. Die Räume sind klimatisiert: Im Sommer liegt die Durchschnittstemperatur im Wüstenstaat bei 36 Grad Celsius im Schatten, mit Spitzenwerten weit über 40 Grad.

Je nach Produkt liegen die Arbeitskosten drei- oder sogar viermal höher als im Freien.

Die Pflanzenfabrik wurde im September eröffnet und soll jährlich gut 900 000 Kilo Kräuter und Salat produzieren. Die Nähe zum Flughafen ist kein Zufall. Die Fluggesellschaft Emirates nutzt das Grünzeug für die Mahlzeiten für ihre Passagier:innen. Die Technik stammt allerdings von einem US-amerikanischen Unternehmen, Crop One aus Boston. Die Firma gehört zu den Marktführern im Vertical Farming und wirbt mit dem «Anbau für eine nachhaltige Zukunft, um den weltweiten Bedarf an frischer, lokaler und sicherer Nahrung zu befriedigen».

Mit viel PR und Geld

«Sicher», «nachhaltig», «frisch», «lokal» – solche Schlagwörter fehlen in keiner Werbung für Vertical Farming, dem Anbau von Gemüse und Obst in Innenräumen. Ein weiteres Verkaufsargument kommt unvermeidlich hinzu: Die wachsende Weltbevölkerung hat Hunger, der mit innovativen Produktionsmethoden gestillt werden soll.

Das betont auch der Berliner Agrartechunternehmer Erez Galonska in einem Interview mit dem Wirtschaftsmagazin «Forbes»: «Eine der grössten Fragen unserer Zeit lautet: Wie wird sich die Menschheit bis 2050 ernähren?» Seine Firma Infarm werde dazu ihren Beitrag leisten, sagt Galonska. Infarm vermietet «Brutkästen», in denen Kräuter und Salat heranwachsen, die von Mitarbeiter:innen bestückt und gepflegt werden. Das Angebot richtet sich an Restaurants und Supermärkte. Risikokapitalgeber:innen fanden die Idee so überzeugend, dass sie Galonskas Foodtech-Start-up mit über einer Milliarde US-Dollar ausstatteten. Auch der katarische Staatsfonds hat einige Millionen in Infarm gesteckt. Die Firma soll nächstes Jahr eine grosse Pflanzenfabrik für Tomaten, Erdbeeren und Salat im Wüstenstaat errichten.

Vertical Farming hat einen zentralen Vorteil: Es liefert garantiert Ernteerträge – unabhängig davon, was ausserhalb der Anlage vor sich geht. Weder umweltbedingte Ernteeinbrüche noch Preisschwankungen auf dem Weltmarkt spielen eine Rolle. Das kommt an, gerade auf der Arabischen Halbinsel, wo ein grosser Anteil der Nahrung importiert werden muss. Der Arabische Frühling 2011 führte den Herrscherfamilien zudem vor Augen, dass Revolten drohen, wenn die Nahrungspreise zu stark steigen.

Doch Vertical Farming muss man sich leisten können – es ist teuer, viel teurer als der Anbau unter freiem Himmel. Je nach Produkt liegen die Arbeitskosten drei- oder sogar viermal höher als im Freien. Hinzu kommen die Anschaffung und die Wartung von teuren technischen Anlagen. Branchenvertreter:innen schätzen die Kapitalkosten auf das Vierfache der bei konventionellen Gewächshäusern notwendigen Summe.

Neue Absatzmärkte sind deshalb wichtig für Infarm. Seit das Unternehmen 2013 gegründet wurde, wächst zwar der Umsatz von Jahr zu Jahr, aber die Fehlbeträge steigen noch stärker. Im Jahr 2020 stand einem Erlös von gut fünf Millionen Euro ein Verlust von fast fünfzig Millionen gegenüber. Für Nervosität bei den Geldgeber:innen sorgten interne Abrechnungen, die im Sommer an die Öffentlichkeit gelangten und denen zufolge der Umsatz kürzlich zurückging. Infarm muss wachsen, das Unternehmen will an die Börse. Ohne Umsatzwachstum wird das kreditgetriebene Geschäftsmodell zusammenbrechen.

KI-optimiert – und unrentabel

Die Branche, mittlerweile häufig als Controlled Environment Agriculture (CEA) bezeichnet, steckt insgesamt in einer Krise. Unternehmen in Frankreich, den Niederlanden und den USA wurden im Herbst zahlungsunfähig. Die Energiekosten sind gestiegen, und die Endkund:innen agieren aufgrund der allgemeinen Teuerung sparsamer. Darunter leidet auch Infarm: Ende November kündigte das Unternehmen der Hälfte seiner knapp tausend Mitarbeiter:innen. Alles hänge nun davon ab, ob man im nächsten Jahr profitabel werden könne.

Einige Analyst:innen bezweifeln inzwischen, dass sich die Gemüseproduktion in Innenräumen jemals kommerziell rechnen wird. Denn die Geldgeber:innen begeistert vor allem das Versprechen, Salat, Kirschtomaten oder Basilikum liessen sich weitgehend automatisiert anbauen. In den Broschüren der Technikhersteller und Unternehmensberater:innen zum Thema finden sich dieselben Schlagwörter wie im Start-up-Milieu insgesamt: «Datencloud», «Robotik», «mit künstlicher Intelligenz optimiert».

Der Markt wächst weiter, unbeirrt, fast unbelehrbar.

Auf den ersten Blick sind die Pflanzenfabriken tatsächlich kaum von einer Produktionsstätte aus der Elektroindustrie zu unterscheiden. Die Kräuter und die Salate, die in Regalen mit bis zu zwanzig Fächern stehen, werden maschinell gesät, bewässert und von eingebauten LED-Leuchten bestrahlt. Computersysteme überwachen die Anlagen. Sie regeln unter anderem den Nährstoffgehalt und den pH-Wert der Flüssigkeit und die CO₂-Konzentration der Luft, um ein möglichst schnelles Wachstum zu erzielen. Blattsalat kann bis zu fünfzehn Mal im Jahr geerntet werden. Dann rattern die Kästen, in denen die Salatköpfe stehen, auf Fliessbändern zu Mitarbeiter:innen, die sie abschneiden.

Vertical Farming verleiht dem Ausdruck «industrialisierte Landwirtschaft» eine neue Bedeutung. Allmählich zeigt sich aber, wie schwer die Standardisierung, Mechanisierung und Automatisierung umzusetzen ist – Pflanzen bei Laune zu halten, ist komplizierter als erwartet. Bei unzureichender Pflege oder zu starken Temperatur- oder CO₂-Schwankungen verkümmern die Gewächse. Das ist auch der Grund, warum Unternehmen fast nur Blattgemüse anbieten: Die Schwachzehrer sind robust und vergleichsweise «wartungsarm». Sie lassen beispielsweise Stickstoff aus der Nährlösung, den sie nicht aufnehmen können, einfach an sich vorüberziehen.

All das bedeutet auch, dass qualifizierte Mitarbeiter:innen mit technischem Know-how unverzichtbar sind, was wiederum die Arbeitskosten erhöht, gerade im Vergleich zur Arbeit in Gewächshäusern oder auf dem Feld. Die Beschäftigten müssen insbesondere notwendige Massnahmen im Bereich der «Biosicherheit» peinlich genau beachten. Denn ökologisch betrachtet sind die Pflanzenfabriken extreme Monokulturen. Exemplare der gleichen Art wachsen auf engstem Raum; in den mehrstöckigen Regalen stehen sie dichter beieinander als in Gewächshäusern. Entsprechend anfällig sind sie gegenüber Krankheiten und Parasiten. Dringen Pilzsporen durch die Lüftungsanlagen ein oder reinigen die Mitarbeiter:innen ihre Schuhe nicht gründlich genug, verbreiten sich Erreger wie Grauschimmel, Falscher Mehltau oder Milben.

Überteuertes Nischenprodukt

Hohe Lohn- und Energiekosten, sinkende Nachfrage, ungelöste biotechnische Probleme – all das macht Vertical Farming respektive CEA eigentlich zu einer riskanten Investition. Aber der Markt wächst weiter, unbeirrt, fast unbelehrbar. Anlagen ohne Sonnenlicht machen mittlerweile zwei Prozent der Gesamtfläche der Gewächshäuser weltweit aus, schätzt Lambert van Horen, ein Agrarmarktexperte der niederländischen Rabobank.

Das Beratungsunternehmen KD Market Insights bezifferte den Wert der CEA-Unternehmen kürzlich auf 74 Milliarden US-Dollar und prognostizierte, bis zum Jahr 2025 werde er sich auf 172 Milliarden US-Dollar mehr als verdoppeln. Angetrieben wird das Wachstum von Risikokapital und prominenten Investor:innen wie Jeff Bezos, Bill Gates oder Kimbal Musk, dem Bruder von Elon Musk. Auch grosse Technologiefirmen wie Philips oder Microsoft und Agrarchemieunternehmen wie Bayer kaufen sich ein.

Wie aber passt der stete Zustrom von Kapital zur ernüchternden Wirklichkeit? Die Lebensmittel sind ein Nischenprodukt für Menschen, die sich etwas Besonderes leisten können und wollen. Mit ihrem Salat erwerben sie nicht zuletzt ein gutes Gefühl. «214 000 Quadratmeter Land gerettet», «154 Millionen Liter Wasser eingespart», steht aktuell auf der Internetseite von Infarm zu lesen. Vertical Farming nutze dem Artenschutz und der Biodiversität, der «regionale Anbau» für Grossstadtbewohner:innen» sei insgesamt umweltverträglicher.

In Wirklichkeit ist die Ökobilanz desaströs. Als positiv können die Hersteller allenfalls den vergleichsweise geringen Wasserverbrauch anführen, weil der Dunst aufgefangen und Wasser wiederverwendet wird. Gedüngt wird, wie in der konventionellen Landwirtschaft, mit Stickstoff, Kalium und Phosphor. Die Nährstoffe effizienter in die Pflanzen zu bringen, könnte eigentlich ein ökologischer Vorteil sein. Aber auch die urbanen Pflanzenfabriken erzeugen nährstoffreiches und salziges Abwasser – immerhin landet es nicht im Grundwasser, sondern in städtischen Kläranlagen.

Gigantische Stromfresser

Das grösste Problem ist der immense Strombedarf der Pump- und Belüftungsanlagen und vor allem der Beleuchtung. Expert:innen der Rabobank schätzen, dass die Stromkosten durchschnittlich ein Viertel der Gesamtausgaben betragen. Die Elektrizität kommt in der Regel von Kraftwerken, die mit Öl und Erdgas betrieben werden. Der bisher wohl umfassendste Vergleich zwischen CEA und konventioneller Landwirtschaft, der 2020 vom WWF veröffentlicht wurde, kam deswegen zum Schluss: «Die konventionelle Landwirtschaft ist weniger klimaschädlich als CEA, in erster Linie wegen ihres geringeren Bedarfs an Elektrizität.»

Der Unterschied ist erheblich: Wissenschaftler:innen der Universität Delft in den Niederlanden verglichen die Kohlenstoffintensität von Salat, der auf dem Feld, in Glashäusern oder in geschlossenen Anlagen gezogen wurde. Im Gewächshaus mit Sonnenlicht lagen die CO₂-Emissionen sechs- bis siebenmal höher als im Freien, beim Vertical Farming betrugen sie das Sechzehnfache. Dieser Nachteil bleibt bestehen, wenn die sogenannten «food miles» eingerechnet werden, also die Emissionen durch den Transport.

Der US-Pflanzenforscher Bruce Bugbee, wie so einige Agrarwissenschaftler:innen mächtig genervt vom Hype um Vertical Farming, nennt es «fossile Energie in Kalorien verwandeln». Auch die Unternehmen beklagen den exorbitanten Energiebedarf. Der Strom müsse mit erneuerbaren Energiequellen erzeugt werden, heisst es dann. Aber selbst wenn die Energie ausschliesslich aus Wind, Sonne und Wärme gewonnen würde, ergibt Vertical Farming, von Pilzen und ähnlichen Nutzpflanzen einmal abgesehen, wenig Sinn. Denn für die Fotosynthese, ob im Freien oder in Gebäuden, benötigen Pflanzen Licht. Fotovoltaikanlagen erzeugen aus Photonen elektrische Spannung, wobei etwa drei Viertel der Energie verloren gehen. Für Vertical Farming wird der Strom gespeichert und übertragen, wobei wiederum Verluste auftreten, um schliesslich in der Produktionshalle von speziellen Leuchten in Photonen zurückverwandelt zu werden, aus denen Pflanzen Biomasse produzieren können.

Das vernichtende Fazit: Selbst wenn die Nahrungsproduktion mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen betrieben wird: Um dieselbe Nahrungsmenge wie im konventionellen Anbau zu produzieren, wäre deutlich mehr Fläche nötig. Und zwar bis zu zehn Mal mehr, wie der deutsche Agrarwissenschaftler Rolf Morgenstern schätzt. «Das Narrativ, dass wir mit Vertical Farming die Welt ernähren können, stimmt einfach nicht», sagt er.

Weizen für den Weltraum

Und doch hält die Branche an genau diesem Ziel fest. Bislang wachsen in Innenräumen vor allem Blattsalate und Kräuter – Hightechgemüse, das gesunde Mikronährstoffe enthält. Dass dies nicht taugt, um die Weltbevölkerung satt zu machen, weil sie nach Makronährstoffen verlangt, nach Fett, Eiweiss und Kohlenhydraten, weiss auch Erez Galonska von Infarm. «Wir widmen uns dem Reis, wir beschäftigen uns mit Weizen», kündigte er im Sommer in Katar an. Just anlässlich der Klimakonferenz im November vermeldete das Unternehmen tatsächlich einen Erfolg: Die erste Weizenernte in geschlossenen Räumen habe «hervorragende Ergebnisse» geliefert, nämlich knapp zwölf Kilo pro Quadratmeter, «hochgerechnet» 117 Tonnen pro Hektare und damit ein Vielfaches der üblichen Erntemenge.

Zum Einsatz kam eine Zwergweizensorte, die von der US-Raumfahrtbehörde Nasa für bemannte Weltraummissionen entwickelt wurde. «Weizen in Innenräumen anbauen zu können, ist ein wichtiges Etappenziel für Infarm und von grosser Bedeutung für die Welternährung», betonte Galonska, dessen Unternehmen zu den Mitveranstaltern des Ernährungspavillons an der Klimakonferenz gehörte. Dies sei umso wichtiger, als die ökologische Krise die Agrarproduktion zunehmend belaste. CEA-Weizen, so Galonska, «ist unabhängig von externen klimatischen Bedingungen und somit wirklich klimaresilient, ein Meilenstein bei der Versorgung mit Grundnahrungsmitteln in einer kontrollierten Umgebung, während sich die klimatischen Auswirkungen verschlimmern».

Extreme Wetterlagen und die sinkende Biodiversität werden für die Landwirtschaft zum Problem. Wegen des Artensterbens funktionieren zentrale Ökosystemleistungen wie die Bestäubung und die Schädlingskontrolle nicht mehr zuverlässig, in manchen Regionen fallen sie sogar ganz aus. Bald werden Ackerflächen nicht mehr wie bisher bestellt werden können, weil die Böden aufgrund von Hitze und Dürre zu trocken oder aufgrund des steigenden Meeresspiegels zu salzig werden. Laut einer Modellrechnung des Potsdamer Instituts für Klimafolgenforschung werden wichtige Getreideanbaugebiete bis zum Jahr 2040 zumindest teilweise ausfallen.

Aufgrund dieser Aussichten fliessen auch staatliche Forschungsgelder in CEA, um künftig die «nationale Ernährungssicherheit» auch für den Fall zu gewährleisten, dass internationale Lieferketten zerbrechen. In kontrollierten Umgebungen lassen sich Sturmschäden, Dürren und Epidemien durch Schädlinge vermeiden. Die industrialisierte Landwirtschaft macht sich sozusagen bereit zur Flucht – zu einer Flucht aus Ökosystemen, zu deren Zerstörung sie selbst erheblich beigetragen hat.