'Vertical farming' viser potentiale: Skal fremtidens grøntsager dyrkes i højhuse?
I princippet er det kun fantasien og økonomien, der sætter grænser. Men i praksis er der stadig flere udfordringer.
vertikal_farming_potentiale

Med vertikalt landbrug er der designet et højteknologisk system, som imiterer fotosyntesen. LED-lamper sikrer planternes vækst, og dalende priser på lamperne er medvirkende til, at det bedre kan betale sig at drive vertikale landbrug i dag. (Foto: Shutterstock)

Med vertikalt landbrug er der designet et højteknologisk system, som imiterer fotosyntesen. LED-lamper sikrer planternes vækst, og dalende priser på lamperne er medvirkende til, at det bedre kan betale sig at drive vertikale landbrug i dag. (Foto: Shutterstock)

Forestil dig et landbrug, hvor Solen aldrig skinner. Et landbrug, der har retning mod skyerne, men ikke gør krav på store landarealer. Og et landbrug styret af højteknologiske datasystemer for at sikre en effektiv høst.

Den tanke er faktisk ikke så fjern: Det kaldes 'vertical farming' og spirer i dag i betonjungler i Japan, Danmark, New Jersey og i Singapore, hvor det for alvor har slået rødder, kan man læse i MIT Review. 

I Videnskab.dk’s Facebook-gruppe Red Verden er det ligeledes en produktionsform, der har tiltrukket sig opmærksomhed, og potentialet bliver vendt og drejet af medlemmerne.

Et af gruppens medlemmerne, Andreas Brahe, er særligt interesseret i at høre om perspektiverne i vertikalt landbrug, herunder hvilke afgrøder det egentlig er muligt at dyrke under kontrollerede forhold.

Det vil vi selvfølgelig gerne hjælpe med at opklare, så på Videnskab.dk har vi bedt en række forskere om at os gøre klogere på den måde at dyrke afgrøder på. 

Så læs med herunder, og bliv lidt klogere på, hvad vertikalt landbrug kan - og ikke kan. 

Hvad er vertical farming?


Når udtrykket 'vertical farming' - eller vertikalt landbrug -bruges i denne artikel, så menes der systemer, hvor afgrøder dyrkes i hermetisk lukkede systemer i lagerbygninger etc. og drives af kunstigt LED-lys som er rødt, hvidt og blåt. 

Her er der både hydroponics og aeropinics-systemer, hvor planterne enten står i vand eller 'sprayes' med vand i et rum, hvor luftfugtigheden er nøje afmålt. 

Du har måske - måske ikke - hørt, at de i Holland er utrolig effektive og gode til at dyrke tomater og grøntsager. Men det, de gør, sker i væksthuse, som er store drivhuse, hvilket Information har skrevet mere om. 

Men her bruges Solens stråler til at drive plantevæksten, ikke LED-lamper. Det er en væsentlig sondring mellem lukkede systemer og væksthuse. 

Nej, det erstatter ikke det nuværende landbrug

For lige at få det på plads: Ingen af de forskere, Videnskab.dk har talt med, ser vertikalt landbrug som en direkte erstatning for det nuværende landbrug, da en vertikal produktion på nuværende tidspunkt består af salat, krydderurter og bær.

Derfor vil det i højere grad være et supplement, der kan være med til at rykke en næringsrig kost direkte ind i storbyerne, i takt med vi i 2050 har kurs mod 11 milliarder mennesker på Jorden, lyder det.

Kongstanken med vertikalt landbrug er nemlig, at afgrøderne kan spire i kontrollerede miljøer med et markant mindre vandforbrug end i traditionelt landbrug.

Dertil kommer, at vertikalt landbrug foregår uden pesticider, og samtidig stables afgrøderne på hinanden, nærmest som bøger i en bogreol. 

Spirer i kunstigt lys

I et vertikalt landbrug bader afgrøderne sig altså ikke i Solens stråler eller slår rødder i jorden.

De spirer derimod i hermetisk lukkede og højteknologiske miljøer. Det er typisk i bakker, hvor Solen er erstattet med kunstigt LED-lys, der efterligner fotosyntesen, og hvor vanding leverer næringsstoffer til rødderne og genanvendes i et cirkulært system.

Til at sikre, at luftfugtighed og indeklima er stabilt, anvendes computerstyrede systemer.

»Med vertikalt landbrug har du godt vejr hver dag. Det er en produktionsform, hvor det er muligt at få et stort udbytte på et lille landareal, samtidig med det er muligt at producere planterne lokalt, så man skærer transporten væk,« siger Kristian Holst Laursen, adjunkt og forskergruppeleder ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet, til Videnskab.dk.

Foruden en pesticidfri produktion åbner det ifølge forskeren helt nye muligheder for at ‘designe’ afgrøder, hvilket man ikke på samme måde har i drivhuse eller traditionelle landbrug, da rødderne her står solidt plantet i jorden. 

»Ved at kontrollere næring, vand og lys i lukkede miljøer er det muligt at styre indholdet af eksempelvis mineraler og vitaminer i grøntsagerne, hvilket blandt andet er vigtigt for befolkningsgrupper, der enten mangler eller ikke tåler et bestemt mineral,« forklarer Kristian Holst Laursen, der selv har fingrene nede i flere forskningsprojekter om vertikalt landbrug og oplever en stigende interesse for feltet. 

En kort introduktion til vertical farming, der for alvor spirer i Japan. Video: The Hindu

Mindre vand - mere by

Det er ikke kun hos Kristian Holst Laursen, at tanken vertikalt landbrug er blevet gødet de seneste 10 år. 

I en artikel i tidsskriftet Global Food Security peger professor emeritus og landbrugsøkonom Per Pinstrup-Andersen på flere fordele ved brugen af vertikalt landbrug - her er et udpluk: 

  1. En del af verdens befolkning har ikke adgang til en varieret kost, der er rig på næringsstoffer, og der kan vertikalt landbrug året rundt levere grøntsager, som sikrer den rigtige næring i U-lande. Et studie i Nature Food har tidligere slået fast, at det især vil være relevant i de fattigere lande, hvis landbrug risikerer at blive hårdest ramt af klimaforandringerne.
  2. ​Der skal ikke bruges pesticider i produktionen. Derudover skal der bruges 90-95 procent mindre vand, end der skal bruges på markerne til at dyrke eksempelvis krydderurter og salat. 

Overfor Videnskab.dk uddyber professor emeritus ved Cornell University Per Pinstrup-Andersen,  at han for 10 år siden ikke havde den store tiltro til at dyrke afgrøder i lukkede væksthuse.

Det var dels på grund af de høje priser på LED-pærer og dels på grund af den store mængde energi, det kræver at holde produktionen kørende døgnet rundt. 

Men i dag er tonen en anden. Særligt, fordi der er sket en effektivisering af teknologien, herunder billigere LED-pærer, der bruger mindre strøm og afgiver mindre varme. Det har banet vejen for, at det ikke er helt så dyrt få grøntsager til at vokse indendørs, hvilket vi vender vi tilbage til.

Kan sikre en bedre kost

Ifølge Per Pinstrup-Andersen er et af de store potentialer med vertikalt landbrug, at det kan være med til at sikre en bedre og mere næringsrig kost i U-lande og i store byer som eksempelvis Chicago og New York, hvis fundament hviler på beton og ikke frugtbare landbrugsarealer.

»Det giver mening at tænke vertikalt landbrug ind i områder, hvor der er udfordringer med sundhed i befolkningen, som lider under overvægt og fejlernæring. I megabyer er det mere realistisk, at det sker med vertikalt landbrug end traditionelt landbrug, fordi man med vertikal dyrkning kan producere maden, der hvor folk bor,« vurderer Per Pinstrup-Andersen. 

Hvem fik ideen til at dyrke grønt i højhuse?


Dickson D. Despommier, der er professor i emeritus i mikrobiologi og folkesundhed ved Columbia University, er ophavsmanden til konceptet vertikalt landbrug.

Professoren har primært set det som en måde at rykke landbruget ind byerne, i takt med en større del af befolkningen myldrer ind til byerne.

Han fremsatte tanken i 1999 og skrev i 2010 bogen The Vertical Farm, der har lagt fundamentet for, hvad vi skriver om i netop denne artikel.

Kilde: Verticalfarm.com

»Både her og i U-lande kan vertikalt landbrug i den ene eller den anden afskygning få en enorm betydning for kvaliteten af den kost, som folk får, og som, vi ved, er en udfordring med den stigende verdensbefolkning,« fortsætter han. 

Professoren fremhæver Japan og Singapore som eksempler, hvor man har haft succes med at rykke landbruget ind til byen, blandt andet fordi jorden omkring byerne har været begrænset og relativt dyr - med til historien hører dog, at vertikalt landbrug også har fået statsstøtte i de lande, ifølge MIT. 

Men forestiller man sig, at vertikalt landbrug mindsker landbrugsarealer, og det vil give mening at dyrke alskens afgrøder i lagerhaller, skal man væbne sig med tålmodighed. 

»Man må ikke tro, at man rundt i verden bare skal til at dyrke hvede og byg indendørs, for det er der ikke økonomi i lige nu. Så i forhold til den mængde jord, der går til traditionelt landbrug, vil vertikalt landbrug ikke ændre så meget,« indskyder Per Pinstrup-Andersen, der er tidligere generaldirektør for Det Internationale Forskningsinstitut for Fødevarepolitik i Washington, hvor han blandt andet har beskæftiget sig med vertikalt landbrug. 

Et salathoved ændrer ikke landbruget

Forskerne peger altså på en række interessante perspektiver i forhold til at dyrke grøntsager i højhuse eller i lagerbygninger frem for på markerne. 

Og med et stigende pres på vores landarealer samt et øget pres på madproduktionen globalt er der grund til at tænke innovativt. Bare i Danmark går over 60 procent af vores samlede areal i dag til landbrug. 

I den sammenhæng minder professor MSO Carl Otto-Ottosen imidlertid om, at en stor del landbrugsarealet bruges til at dyrke foder til husdyrproduktionen som hvede, raps, byg og majs.

Det kommer vertikalt landbrug ikke til at ændre på, hvis man ser på Danmark isoleret, mener Carl Otto-Ottesen. Primært, fordi det er krydderurter og salat, der dyrkes vertikalt på nuværende tidspunkt. 

Derudover er priserne og miljøbelastningen en akilleshæl og et af de store kritikpunkter ved den måde at dyrke grøntsager på ifølge professoren. Han forudser, at vertikalt landbrug vil være en niché i de kommende år, da Danmark har en stor andel landbrugsjord, og der ikke er langt mellem land og by.  

»I megabyer i eksempelvis Asien, hvor landjorden rundt om er dyr og folk bor tæt, er der et potentiale for at dyrke planter i lukkede systemer, men det vil ikke betale sig at dyrke hvede og bælgplanter i lande med meget frugtbar jord, da det er for dyrt,« vurderer Carl Otto-Ottosen, der er professor MSO på Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet. 

Professoren fremhæver en sæk hvede som et eksempel på noget, der - dyrket i et traditionelt landbrug - er billigt i dag. Vertikal dyrkning af den type afgrøder kan ikke konkurrere på prisen, så det vil være forbrugeren, der skal være villig til at betale mere for urter og salat dyrket lokalt, påpeger professoren. 

Red Verden: Stort tema i gang


I en stor serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Du kan debattere løsninger med knap 6.000 andre danskere i Facebook-gruppen Red Verden.

Stadig dyrt at drive et vertikalt landbrug

Dermed sætter både Per Pinstrup-Andersen og Carl Otto-Ottosen fingeren på en nerve, nemlig økonomien.

En af de helt store knaster er nemlig, at det er stadig er dyrt at have et højteknologisk system kørende. Det kræver, at ventilation og LED-lamper kører mere eller mindre døgnet rundt sammenlignet med landbruget og store drivhuse, der kan bruge Solens stråler kvit og frit det meste af året. 

Et nyt studie udgivet i tidsskriftet European Journal of Horticultural Science konkluderer blandt andet, at energiforbruget - og deraf indflydelsen på klimaet - skal effektiviseres en hel del, hvis det samlede klimaaftryk for vertikalt landbrug skal barberes ned, så det kan konkurrere med eksempelvis drivhusene. 

Professor Carl Otto-Ottosen deler bekymringen om økonomi - og hvilke energikilder strømmen kommer fra, også selv om priserne på grøn strøm er dalet. 

»Det er helt afgørende, at der udvikles mere energieffektive systemer, hvis det ikke skal være for dyrt pris- og klimamæssigt at drive de lukkede vertikale farme, som har brug for strøm døgnet rundt. Og så skal man dyrke afgrøder, der har en højere værdi per styk end eksempelvis krydderurter,« siger Carl Otto-Ottosen, der selv forsker i at dyrke bælgplanter og andre afgrøder ved hjælp af kunstigt LED-lys.

Kun økonomien sætter grænser

Så er vi tilbage ved spørgsmålet fra Andreas Brahe i Videnskab.dk’s Facebook-gruppe Red Verden. For hvad er perspektiverne i et vertikalt landbrug på nuværende tidspunkt?

»I princippet kan man dyrke de fleste afgrøder i et vertikalt landbrug, så på det punkt er det kun fantasien, der sætter grænser,« siger Kristian Holst Laursen.

I praksis er det imidlertid ikke helt så ligetil, erkender han. Kristian Holst Laursen peger på et studie, der har vist, at et hvedeudbytte i teorien kan være 200-600 gange højere med vertikalt landbrug, hvis man men kigger på det gennemsnitlige globale udbytte af hvede per hektar.

»Men det vil ikke kunne konkurrere på prisen med den traditionelle hvedeproduktion, så selv om man i princippet kan man dyrke alt, er det ikke alt, der er økonomisk rentabelt, fordi nogle afgrøder har brug for utrolig meget lys og plads, og de bliver dyre at dyrke,« siger han.

Brug for at tænke i innovative landbrugssystemer

Det ligger altså ikke lige til højrebenet at dyrke ris, hvede og andre afgrøder, som kan være med til at bringe arealanvendelsen til landbruget ned. Den del er forskerne grundlæggende enige om. Men krydderurter er et sted at starte, indvender Per Pinstrup-Andersen.

»Da computerne først kom, var der jo heller ingen, der regnede med, at alle ville sidde med en mellem hænderne i dag, og se, hvor vi er i dag. Man skal jo starte et sted, og her er man startet med krydderurterne, bær og salat, fordi der er økonomi i det.«

Zoomer man ind på Danmark, er sunde fødevarer allerede tilgængelige, og vores jord er frugtbar. Så hvor kommer et vertikalt landbrug ind i billedet?

Hvis vi finder landkortet frem og sætter fingeren på Taastrup, rammer man faktisk et væksthus i Danmark: Nordic Harvest, som Zetland har skrevet en dybdegående artikel om.

Der skal lukkes videnskabelige huller

Ifølge Kristian Holst Laursen er der netop brug for projekter som Nordic Harvest, der kan være med til at vise vejen og udvikle et marked for afgrøder dyrket tættere på himlen og uden brug af sprøjtemidler.

Han forudser samtidig, at vertikalt landbrug i den ene eller den anden form er kommet for at blive:

»Vi har mulighed for at lave et system, der kan toptunes, og hvor vi kan modellere hele produktionen med henblik på maksimalt udbytte og høj fødevarekvalitet. Derudover skal vi i højere grad se på, om det ikke er muligt at bruge hele afgrøden, inklusive rødderne, således at produktionen bliver mere bæredygtig.«

Men når det så er sagt, er der stadig en hel del, ‘videnskabelige huller’ om planternes vækstbetingelser i hermetisk lukkede plantemiljøer, som Kristian Holst Laursen formulerer det.

»Så i fremtiden skal vi tænke ud af boksen og se, hvad det ellers vil være muligt at dyrke af afgrøder i fremtiden, og jeg mener, der er et stort potentiale i den måde at dyrke afgrøder på. Men det vil kræve, at man intensiverer forskningen, da området stadig er relativt nyt.«

Hvad viser forskningen om vertikalt landbrug?

I et forskningsreview, hvor forskerne samler op på den nuværende forskning på området, har en række forskere kigget nærmere på en række fordele og udfordringer ved vertikalt landbrug:

I studiet fremhæves især, at den produktionsmåde giver mulighed for et højt udbytte af afgrøder året rundt, hvilket vil være nødvendigt i en tid, hvor klimaforandringer kan true høsten flere steder i verden. Dertil kommer, at de kontrollerede forhold gør, at urter og salat kan gro 25 procent hurtigere end på markerne. 

Udfordringen - ifølge forskerne - er imidlertid stadig, at det er dyrt at drive et vertikalt landbrug, fordi det kræver store mængder af energi at drive LED-lamperne, sikre luftfugtigheden og holde det kørende døgnet rundt. Især fordi det konkurrerer med Solens stråler, der som bekendt er gratis, i det traditionelle landbrug.

Derudover er det også dyrt at starte et vertikalt landbrug op, fordi der foruden bygningerne skal investeres i teknologiske systemer, som kan holde planteproduktionen kørende konstant med kunstigt lys, vanding og kontrolleret indeklima.

Ifølge Financial Times er vertikalt landbrug imidlertid vokset - og vokser stadig - kraftigt, og der investeres mere i teknologien. I 2014 blev der ‘kun’ sprøjtet’ 100 millioner dollars i investeringer årligt, men det tal er over 500 millioner dollars (omtrent 4 milliarders danske kroner) årligt i dag. 

Du kan finde studiet her: Opportunities and Challenges in Sustainability of Vertical Farming: A Review

Red Verden med Videnskab.dk

I en konstruktiv serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Vi tager fat på en lang række emner – fra atomkraft og indsatser for at redde dyrene til, om det giver bedst mening bare at spise mindre kød.

Hvad siger videnskaben? Hvad kan man selv gøre hjemme fra sofaen for at gøre en forskel?

Du kan få mange gode tips og råd i vores Facebook-gruppe, hvor du også kan være med i overvejelser om artikler eller debattere måder at redde verden på.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om den 'sure' skildpadde her.