Nieuws
Vertical farming kan efficienter door dynamische omgevingscontrole
Bij vertical farming groeien planten in lagen boven elkaar in een gebouw. Dit maakt het mogelijk om groenten dicht bij de consument te kweken, bijvoorbeeld direct naast een supermarkt. Omdat de omstandigheden in een vertical farm volledig gecontroleerd worden, kunnen gewassen ook groeien in extreme omgevingen, zoals woestijnen of koude, donkere gebieden. Echter, voordat vertical farming grootschalig kan worden toegepast, moeten nog een aantal uitdagingen worden opgelost, zoals het hoge energieverbruik. Door slimmer om te gaan met het gebruik van kunstlicht kan flink worden bespaard, blijkt uit onderzoek van Wageningen University & Research. Ook de gezondheid van de planten verbetert daardoor.
In een vertical farm kunnen alle groeicondities tot in detail worden geregeld. Dat is belangrijk voor een hoge opbrengst, goede kwaliteit en efficiënt gebruik van hulpbronnen, zoals water en plantenvoeding. Het kost veel energie om die optimale omstandigheden voor gewassen te creëren. Veel verticale kweeksystemen werken bovendien met constante omgevingscondities. Zo geven de lampen, die nodig zijn voor de groei van planten, dag in dag uit dezelfde hoeveelheid licht en blijft de thermostaat altijd op dezelfde stand staan. De onderzoekers komen tot de conclusie dat dit in veel gevallen onnodig is. “Door een meer dynamische aanpak kunnen de energiekosten aanzienlijk worden verlaagd, terwijl de ontwikkeling van de planten gelijk blijft of zelfs verbetert, zegt Leo Marcelis van Wageningen University & Research.
Variabel ‘lichtplan’
Verlichting speelt volgens de onderzoekers een sleutelrol: planten hebben licht nodig voor fotosynthese, en verschillende lichtgolflengtes, die wij als kleuren waarnemen, beïnvloeden de plantengroei op diverse manieren. “Doordat de planten voor een optimale ontwikkeling niet altijd dezelfde licht nodig hebben, kan er bij dynamische omgevingscontrole beter worden ingespeeld op de specifieke behoeften van planten op verschillende moment. Dat leidt tot betere groei en kwaliteit van de planten”, aldus Marcelis. Ook kan er slim worden ingespeeld op schommelingen in energieprijzen door meer elektriciteit te gebruiken wanneer de tarieven laag zijn, wat tot kostenbesparing leidt. Dynamische omgevingscontrole maakt vertical farming efficiënter, wat de kans vergroot dat deze teeltmethode in de toekomst een serieus alternatief wordt voor de teelt in kassen.
Ontwikkeling van model
De onderzoekers hebben een model ontwikkeld waarbij ze gebruik maken van de kennis van plantenfysiologie, gecombineerd met nieuwe sensoren, en modelleertechnieken. Ook zijn speciaal voor vertical farming gekweekte plantensoorten gebruikt. Het computermodel is zo ontworpen dat de fotosynthese van planten gedurende de dag constant blijft, terwijl tegelijkertijd de elektriciteitskosten tot een minimum worden beperkt. Alleen al door binnen een dag te variëren in de lichtintensiteit is een kostenreductie van 12% mogelijk, blijkt uit het onderzoek.
Ook werd gekeken naar de invloed van de variabele lichtintensiteit op de groei van bladgroenten zoals spinazie, die vaak worden gekweekt in verticale teeltsystemen. De onderzoekers vonden geen negatieve effecten, zelfs niet wanneer de planten werden blootgesteld aan onregelmatig wisselende lichtintensiteit in plaats van een vast patroon.
Kansen voor glastuinbouw
Het dynamisch regelen van teeltfactoren, zoals lichtintensiteit en temperatuur, kan ook in traditionele kassen worden toegepast. Daar wordt steeds meer gebruik gemaakt van duurzame energiebronnen, zoals zonne- en windenergie. Door de grillige beschikbaarheid van deze energiebronnen ontstaan grote schommelingen in het aanbod en de prijs van elektriciteit. Zowel kassen als verticale teeltsystemen kunnen hiervan profiteren door in te spelen op deze fluctuaties.
Ontwikkeling van nieuwe plantenrassen
Nieuwe rassen, die speciaal zijn veredeld voor verticale teelt, kunnen helpen om vertical farming meer rendabel te maken. Deze rassen kunnen specifiek worden afgestemd op de omstandigheden in gecontroleerde omgevingen. Daarnaast biedt dit de kans om, meer dan bij bestaande rassen, te focussen op verbeteringen in smaak en voedingswaarde, in plaats van op stevigheid en houdbaarheid, waar tot nu toe vaak de nadruk op lag.
Voordat vertical farming volwaardig kan bijdragen aan de voedselproductie moeten ook andere cruciale obstakels worden aangepakt, stellen de onderzoekers. Zo zijn veel van de voorgestelde oplossingen nog niet op grote schaal getest. Bovendien hebben vertical farmerboeren goede sensoren en modellen nodig om de omgevingsfactoren optimaal te kunnen regelen. “Als we de omgevingsfactoren in de vertical farms dynamisch regelen, kunnen we zowel het energieverbruik als de kosten verlagen, wat de winstgevendheid en duurzaamheid van deze boerderijen zal verhogen”, besluit Marcelis.