Made in Germany: nachhaltigere Nahrungsproduktion in kontrollierter Umgebung

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Auch bei ungünstigen Boden- oder Klimabedingungen können Nahrungsmittel
produziert werden – in Gebäuden. Möglich ist dies dank Controlled
Environment Agriculture (CEA), zu der unter anderem Vertical Farming und
Aquaponik zählen. An der Entwicklung der Technologie ist Deutschland
maßgeblich beteiligt. Nun müssen die Produkte der CEA wirtschaftlicher und
nachhaltiger werden, um ihren globalen Einsatz und Beitrag zur
Ernährungssicherung zu befördern. Als Werbung für Exportmärkte könnten
vorbildhafte Anlagen in Deutschland und deren Integration in den Handel
dienen. Eine neue Strategie der DAFA beschreibt, welche Forschungsaufgaben
dafür an vorderster Stelle stehen.

Die Lebensmittelproduktion in Systemen mit kontrollierter Umgebung
(Controlled Environment Agriculture, CEA) kann einen zentralen Beitrag zur
globalen Ernährungssicherung innerhalb der planetaren Grenzen leisten.
Eine Forschungsstrategie zur Erhöhung der Nachhaltigkeit von CEA und
Förderung der Exportchancen wurde von führenden Wissenschaftler:innen
erarbeitet und öffentlich intensiv diskutiert.
Die Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung mit bestehenden
agrarwirtschaftlichen Produktionssystemen stößt an ökologische
Belastungsgrenzen, besonders bei Klima, Biodiversität, Nährstoffausträgen
und Flächenverbrauch. CEA kann diesen Druck erheblich reduzieren, indem
Pflanzen, Pilze, Insekten, Krebstiere (z.B. Garnelen) und Fische in
weitgehend geschlossener Kreislaufwirtschaft produziert werden.

• CEA-Technologie als Exportgut und Beitrag zu den globalen
Nachhaltigkeitszielen

Deutschland verfügt über exzellente agrar- und naturwissenschaftliche
Forschung, Ingenieurkompetenz sowie herausragende Expertise in Regelungs-,
Automatisierungs- und KI-Anwendungen, die bereits in experimentellen und
kommerziellen CEA-Anlagen angewendet werden. Diese Voraussetzungen
ermöglichen es, CEA-Technologie international wettbewerbsfähig zu
entwickeln und erfolgreich zu exportieren.
Um dafür eine starke Position im globalen Markt aufzubauen, sind
Standardisierung für einen weltweiten Einsatz, Normung und Patente ebenso
entscheidend wie eine koordinierte Weiterentwicklung der Technologie und
der Aufbau eines Pilotmarktes in Deutschland. Politik und Verwaltung
können diese Entwicklung durch gezielte Forschungs-, Wirtschafts- und
Innovationsförderung maßgeblich unterstützen.
CEA kann damit entscheidend zur Umsetzung mehrerer UN-Nachhaltigkeitsziele
(Sustainable Development Goals, SDGs) beitragen – darunter SDG 2 „Kein
Hunger“, SDG 3 „Gesundheit und Wohlergehen“, SDG 9 „Industrie, Innovation
und Infrastruktur“ sowie SDG 12 „Nachhaltiger Konsum und Produktion“.

• Stand der CEA-Technologie und weitere Entwicklung

CEA erlaubt die Erzeugung gleichbleibend hochwertiger Lebensmittel, nah am
Verbraucher und unabhängig von Standortfaktoren, wie Klima, Wetter oder
Bodenqualität. Zusätzlich erhöhen gestapelte CEA-Produktionsflächen bei
Pflanzen, Pilzen, Insekten, Krebstieren und Fischen die Flächeneffizienz
massiv. Dadurch ermöglicht CEA auf der gleichen Fläche wesentlich höhere
Erträge als die „klassische“ feldgebundene Landwirtschaft, die heute über
60 % der globalen Kalorien und Proteine für die menschliche Ernährung zur
Verfügung stellt.
Die derzeit noch hohen Energiekosten von CEA können durch gezielte
Forschung und Entwicklung deutlich reduziert werden, vor allem durch
Fortschritte in den Produktionsverfahren, in der Lichttechnik und Regelung
der zeitlich variablen Nutzung erneuerbarer Energien. Um CEA als
leistungsfähige Ergänzung für die Agrarwirtschaft zu etablieren, müssen
robuste, automatisierte und skalierbare Systeme entwickelt werden, die
ökologisch wie ökonomisch überzeugen.

• Zentrale Herausforderungen und strategische Hebel

Für den Export bestimmte CEA-Technologie muss vor allem durch Qualität und
Kosteneffizienz überzeugen. Da sowohl der Klimawandel als auch
technologische Entwicklungen – insbesondere in der künstlichen Intelligenz
- eher exponentiell als linear verlaufen, ist schnelles und koordiniertes
Handeln wichtig.
Die Forschungsstrategie konzentriert sich daher auf die Felder
Produktionseffizienz, Systemeffizienz, Produktqualität, Sicherheit und
Anlagenbau sowie die notwendigen Bedingungen (rechtliche Anpassungen,
gesellschaftliche Akzeptanz, Nachfrage, Ausbildung). Binnen- und
Exportmarkt bauen aufeinander auf und sollten gemeinsam gedacht werden.
Daher sind geeignete Absprachen zur Förderung und zur Politikgestaltung
zwischen den zuständigen Ressorts angeraten.

• Dringendste Maßnahmen für Technologievorsprung und Marktchancen

Zum Erreichen der Ziele Qualitätsführerschaft und Marktfähigkeit empfiehlt
die Strategie, vorrangig folgende Maßnahmen in der Forschungsförderung zu
unterstützen und in Forschungsprojekten eng zu koppeln:
— Produktionseffizienz durch optimierte Wachstumsbedingungen,
automatisierte Regelungssysteme und züchterische Anpassungen steigern.
— Systemeffizienz durch gekoppelte Produktion mehrerer Kulturarten,
Kreislaufwirtschaft und Rückgewinnung von Ressourcen verbessern.
— höchste Produktqualität und -sicherheit gewährleisten.
— Robustheit, Zuverlässigkeit und Automatisierungsgrad der Anlagen
stärken.
— Standardisierung, Normung und Skalierbarkeit fördern.
— Gesellschaftliche Akzeptanz, Marktentwicklung und Ausbildungsstrukturen
stärken.
— Pilotanlagen mit Forschungszugang im industriellen Maßstab aufbauen.

Die DAFA ist eine Gemeinschaftsinitiative der deutschen Agrar- und
Ernährungsforschung. Ihr gehören über 60 deutsche Universitäten,
Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie Bundes- und
Landesforschungsinstitute an. Das Netzwerk bündelt die Kompetenzen der
deutschen Agrarforschung und adressiert landwirtschaftlich und
gesellschaftlich relevante Fragestellungen. Wir verfolgen das Ziel, die
Leistungsfähigkeit sowie die internationale Sichtbarkeit der deutschen
Agrarforschung zu verbessern.