Een van de vaak genoemde voordelen van vertical farming is dat er overal ter wereld, in wat voor een klimaat dan ook, voedsel kan worden geteeld. Zodra het 'perfecte recept voor binnenteelt' voor een specifiek gewas is gevonden, kan het mogelijk overal worden gekopieerd.
Mogelijk, want de ervaring leert nu toch dat de werkelijkheid iets complexer is. Eenzelfde teeltrecept dat in verschillende systemen en op verschillende schalen wordt toegepast, kan nogal uiteenlopende resultaten opleveren.
In een presentatie op de onlangs gehouden Vertical Farming Conference legt Lisanne Meulendijks, specialiste Vertical Farming bij Delphy, uit hoe theoretische kennis wordt opgedaan bij het Delphy Improvement Centre. Deze informatie kan worden vertaald in het opschalen van vertical farming.
Lisanne tijdens de Vertical Farming Conference eind september
Teeltrecepten
"Het technisch ontwerp van een vertical farm heeft een enorme impact op het uiteindelijke teeltresultaat. Velen hebben het over zogenaamde 'teeltrecepten' die over de hele wereld kunnen worden toegepast. Maar een teeltrecept is eigenlijk erg afhankelijk van de omstandigheden van elke vertical farm afzonderlijk", merkt Lisanne op.
"Tijdens vergelijkende proeven hebben we met de deelnemende partijen afgesproken dat we met exact dezelfde klimaatstrategie, dezelfde irrigatiestrategie en dezelfde belichtingsstrategie te werk zouden gaan. En dan ook met dezelfde rassen. Met ander woorden: alles was precies hetzelfde tijdens de teeltperiode."
Het Delphy-team bewaakte het klimaat in de ruimte en het eindresultaat van het gewas. Tussen de vier verschillende proeflocaties waren grote verschillen in teeltresultaten te zien. "De proef toonde dus aan dat het echt afhangt van het technische ontwerp van een vertical farm hoe je teeltresultaat eruit zal zien."
Microklimaat
De cruciale vraag is volgens Lisanne 'waarom gebeurt dat?' "Bij het monitoren van het klimaat in een teeltruimte is niet alleen het microklimaat (op kamerniveau) bepalend voor de gewasgroei."
Lisanne en haar team merkten dat er een verschil bestaat tussen het kamerklimaat en het klimaat op gewasniveau. Het gewas zelf heeft namelijk een enorme impact op het klimaat in de ruimte. Het gewas transpireert water van de bladeren, waardoor de lucht in de onmiddellijke nabijheid van de bladeren afkoelt en de luchtvochtigheid rond de bladeren toeneemt.
Lisanne legt ook uit dat de teeltomstandigheden normaal gezien veel koeler en vochtiger zullen zijn bij metingen tussen de bladeren. "Dit is totaal anders dan wat er daarbuiten gebeurt, namelijk op kamerniveau. Dat is cruciaal, want uiteindelijk is de temperatuur die de plant voelt bepalend voor de groei. Uiteindelijk zullen de groeiomstandigheden in dat microklimaat bepalen of de plant wel of niet perfect zal groeien."
Energiebalans
Lisanne merkt op dat de energiebalans in een commerciële vertical farm heel anders is dan in een kas en daar moeten telers die gewend zijn om in een kas te telen toch rekening mee houden. "Dat heeft met name te maken met de hoeveelheid stralingsenergie die het blad bereikt. Het is belangrijk voor de transpiratie dat de energie het blad kan bereiken en nu is het zo dat de energie-input in een vertical farm afkomstig van straling ongeveer 1/10e is van de stralingsenergie-input in een kas."
Verdroogde punten
De andere energiebron die op het blad kan worden toegepast, is convectie. "In een vertical farm is het heel belangrijk om te focussen op de energietoevoer via convectie, omdat het andere deel, via straling, vrij beperkt is. We zien dat veel vertical farms problemen hebben die verband houden met het verdrogen van de punten van de bladeren. Dit is een teken van problemen met de sapstromen binnen het gewas, wat weer afhangt van de hoeveelheid energie die aan het gewas wordt toegevoerd."
Het is daarom van cruciaal belang te weten of er voldoende energietoevoer naar het gewas is om de sapstroom mogelijk te maken en om problemen met de plantkwaliteit, zoals verdroging van de punten, te voorkomen.
Fotocredits: Delphy
Opschalen
Dat is precies wat het volgens Lisanne erg uitdagend maakt om de teelt van gewassen binnen een vertical farm op te schalen. "Op een klein teeltoppervlak van een vierkante meter is het relatief eenvoudig om een klimaat te creëren. Maar als je eenmaal lagen op elkaar gaat stapelen met relatief weinig ruimte tussen de verschillende lagen, wordt het complexer. Waar je naar streeft in een commerciële vertical farm is een homogene luchtstroom over het gewas. Maar je moet het gewas ook homogeen van energie voorzien, want als je dat niet doet, wordt het resultaat ook niet homogeen."
In een grote vertical farm kan dit nogal lastig zijn. "Naast de technische uitdagingen van het creëren van een homogene luchtstroom, moet je ook enkele natuurlijke processen tegengaan. Warme lucht stijgt bijvoorbeeld van nature op, maar ook vochtige lucht doet dat, al is dat een beetje contra-intuïtief. Het mechanische systeem moet die natuurlijke luchtbeweging dus tegengaan."
Gewasonderzoek
Daarom is gewasonderzoek nodig. "Dat doen we in ons Fieldlab Vertical Farming. Naast het kijken naar het gewas zelf, monitoren we ook veel met sensoren die de groeiomstandigheden direct rondom het gewas meten. Daarnaast meten de sensoren ook de plantrespons, zodat ze ons kunnen vertellen hoe de plant zich voelt."
Het team van Delphy kan de plant beter begrijpen door verschillende soorten sensoren tussen het gewas te plaatsen, die aspecten als bladdiameter en stengeldikte meten. "In ons onderzoek proberen we te begrijpen hoe de gemeten groeiomstandigheden de plantreactie beïnvloeden, die we vervolgens op bladniveau meten."
Dat levert veel data op. "We proberen elke minuut van de dag te begrijpen wat er met de gewassen gebeurt. In het Fieldlab kunnen we dat ook met hogedraadgewassen. We proberen de gewasresultaten echt om te zetten in iets meetbaars en dat vervolgens op te schalen naar commerciële vertical farms."
Kortom, als je wilt opschalen, komt het allemaal neer op meten. "Meten wat er rondom het gewas gebeurt, meten wat er met het gewas zelf gebeurt. Alleen zo kun je vertical farming opschalen van een R&D-schaal naar een commerciële schaal", besluit Lisanne.
Delphy