Investeerders, waaronder veel miljardairs met wortels in Silicon Valley hebben hoge verwachtingen van vertical farming. Ze steken vele miljoenen in startups, die honger en ondervoeding de wereld uit willen helpen me het telen van gewassen zonder grond en onder kunstlicht. De geschiedenis van de grondloze teelt leert dat er zomaar een halve eeuw overheen kan gaan voordat verwachtingen werkelijkheid worden.

 

‘Geruchten, claims en voorspellingen die de ronde doen over de teelt van gewassen in water zijn op weinig meer gebaseerd dan de fantasie van de auteur. Sommige artikelen in de populaire media over het telen van voedselgewassen in water zijn niet alleen onjuist, maar zelfs misleidend’, schreef Dennis Hoagland tachtig jaar geleden in een brochure van de universiteit van Californie. Hij reageerde daarmee op enthousiaste verhalen in de media als zou deze waterculture de manier zijn om de wereld van groenten en fruit te voorzien zonder beslag te leggen op grond. Hoagland was hoogleraar plantenvoeding en zoals zoveel onderzoekers – ook in Nederland – teelde hij planten in water voor zijn onderzoek naar de optimale bemesting van gewassen.

De bron van die enthousiaste verhalen in media was William Frederick Gericke, die aan dezelfde universiteit van Californie onderzoek deed naar de optimale bemesting van tarwe en rijst en als zodanig goed bekend was met het telen in water. In 1929 publiceerde hij een kort artikel (200 woorden) waarin hij de suggestie deed dat je ‘aquacultuur’ ook zou kunnen gebruiken voor het op grote schaal telen van gewassen.

Omdat de term ‘aquacultuur’ al was geclaimd door de viskwekers veranderde Gericke de naam watercultuur in hydroponics, een samentrekking van de Griekse woorden voor water (hydro) en ponos (werk). Hij was zo begeesterd door zijn idee, dat hij zich veelvuldig liet interviewen door kranten en tijdschriften, waarbij hij enige overdrijving niet uit de weg ging. In Popular Science Monthly zei hij bijvoorbeeld: “(..) Millions may be fed from water, on soils that hitherto have produced nothing but an occasional clump of cacti, or a few fig trees”.

Alleen water

Een van de eerste experimenten met grondloze teelt is beschreven door Francis Bacon in zijn postuum uitgegeven boek Sylva Sylvarum (1627). Aan het eind van die eeuw experimenteerde de Brit John Woodward met de teelt van kruizemunt in water. Door een beetje grond toe te voegen aan water groeiden de plantjes veel beter dan op alleen regenwater of gedestilleerd water. Daarmee weerlegde Woodward de theorie van de Belgische alchemist Jan Baptiste van Helmont, die op basis van een experiment met wilgentenen dacht te hebben aangetoond dat planten alleen water nodig hebben om te groeien.

Wat het was in de bodem dat ervoor zorgde dat de kruizemuntplantjes van Woodward veel beter groeiden met bodemdeeltjes dan zonder, bleef lang onbekend. Pas halverwege de 19e eeuw ontdekte de Duitse chemicus Justus Freiherr von Liebig dat planten minerale voedingsstoffen nodig hebben, meer in het bijzonder stikstof, fosfor en kalium. Die ontdekking was aanleiding voor de Franse agrochemicus Jean Baptiste Boussingault, om te gaan experimenteren met de teelt in water om na te gaan welke minerale voedingsstoffen in welke verhouding moeten worden toegediend voor een goede oogst. In de daarop volgende eeuw werd methode dan ook voornamelijk gebruikt om onderzoek te doen naar de optimale samenstelling van voedingsstoffen voor gewassen. Totdat Gericke in 1929 zijn eureka-moment beleefde en de grootschalige plantenteelt zonder grond hortend en stotend op gang kwam.

Tussenlanding

Dankzij de golf van publiciteit die Gericke had weten te creëren liet de commerciële toepassing van hydroponics niet lang op zich wachten. Een van de eerste commerciële installaties werd gebouwd op Wake Island, een atol in de Stille Zuidzee. Watervliegtuigen van PanAm maakten daar een tussenstop op weg naar het Verre Oosten en het Hydroponicum zoals de moestuin op water werd genoemd, was bedoeld om passagiers en bemanning te voorzien van verse groenten en vruchten op hun lange reis.

In de Verenigde Staten zelf waren er ook de nodige ondernemers die brood zagen in hydroponics. Zo werd in Lubbock, Texas een hydroponicum gebouwd op het dak van het Hilton om de gasten van verse groenten te voorzien. De meeste indruk maakte een opstelling van het bedrijf Heinz, grootverbruiker van tomaten voor ketchup, tijdens de wereldtentoonstelling in New York in 1939. Bezoekers vergaapten zich aan tomatenplanten die werden geteeld in ‘Chemiculture’. Blijkbaar was chemie indertijd nog geen beladen woord.

Koraalriffen

De ontwikkelingen in de Verenigde Staten gingen ook aan Nederland niet voorbij. In 1941 dook voor het eerst de term ‘hydroponics’ op in een artikel in het tijdschrift ‘De Wandelaar’. Onder de titel ‘Van wetenschap tot aprilgrap’, schreef P.J. Schenk over de Amerikaanse initiatieven om groenten en fruit in ater te gaan telen. Met een verwijzing naar de kritische brochure van Dennis Hoagland zette Schenk de nodige vraagtekens bij het hele idee. “Zou hiermee het schoone sprookje van cultuur zonder aarde een nuchter slot hebben gekregen? Zal men geen bloemkolen telen op koraalriffen, of tomaten plukken in een keukenkastje? Blijft er slechts over de ……Aprilgrap?”

Niet iedereen deelde zijn scepsis. In datzelfde jaar 1941 verscheen er een boekje van dr. ir. P.C. Henriquez met als titel ‘De plantenteelt zonder aarde. Nieuwe cultuurmethoden voor amateurs en kwekers’. De auteur, die als chemicus werkzaam was bij de Octrooiraad, hoedde zich weliswaar voor overdreven enthousiasme, maar meende wel dat ‘op den duur economische voordelen zijn te verwachten van deze nieuwe cultuurmethoden’.

Spot

Die economische voordelen lieten nog wel even op zich wachten. Tijdens de oorlog had de plantenteelt zonder aarde zijn diensten bewezen als bron van verse groenten en fruit voor militairen op afgelegen plekken zoals Ascension in de Atlantische Oceaan, maar met de commerciële teelt wilde het niet zo lukken. Volgens Bram Steiner kwam dat omdat de grondloze teelt “enerzijds werd toegepast door chemici die weinig of geen verstand hadden van tuinbouw en anderzijds door tuinders die geen idee hadden van de eisen die een plant stelt aan haar wortelmilieu”.

Bram Steiner geldt als een van de vaders van de substraatteelt in Nederland en ver daarbuiten (zie ook rubriek ‘Op de schouders van … pag. xx). In 1955 nam hij het initiatief tot oprichting van de International Working Group on Soilless Culture. Op dat moment was het areaal aan grondloze teelt wereldwijd minder dan tien hectare. In de daarop volgende twintig jaar was de werkgroep vaak onderwerp van spot, schreef Rick Donnan, voormalig president van de organisatie bij het overlijden van Steiner in 2016, maar ze bleven erin geloven.

Anti-propaganda

Medio jaren vijftig was dat geen vanzelfsprekendheid. Vanwege problemen met grondontsmetting en zout kwelwater hadden enkele tuinders op praktijkschaal geëxperimenteerd met telen in substraat, maar dat bleek geen succes. De grootste moeilijkheid was volgens Steiner dat tuinders vast bleven houden aan inzichten en werkwijzen, die waren gebaseerd op hun ervaringen met teelt in de grond. Deze ‘antipropaganda’ van mislukte experimenten, maar ook de hoge investeringskosten en het ontbreken van een economische noodzaak, stonden de verdere ontwikkeling van de grondloze teelt in Nederland lange tijd in de weg.

Pas medio jaren zeventig kwam er weer wat meer belangstelling, mede dankzij de opkomst steenwol als vervanger van grind en zand. Ook milieuregels speelden een rol in de hernieuwde belangstelling van de tuinders. Vanaf 1980 werd het gebruik van het giftige methylbromide voor het ontsmetten van de grond sterk aan banden gelegd en uiteindelijk verboden. De broden steenwol in plastic boden uitkomst. Ze konden goed worden ontsmet met stoom of werden na gebruik afgevoerd om te worden gerecycled.

Een belangrijk argument was dat de gewichtsopbrengst per vierkante meter zo’n 10 a 15 procent hoger was in de substraatteelt. Van begin jaren tachtig ging het dan ook snel. Intensieve voorlichting in combinatie met beproefde recepten van het Proefstation en adequate controle zorgde voor een snelle stijging van het areaal en in het kielzog daarvan voor een infrastructuur van gespecialiseerde toeleveranciers.

Vertical farming

Rond de laatste eeuwwisseling deed het concept vertical farming zijn intrede. Dickson Despommier, hoogleraar gezondheidswetenschappen aan Columbia University daagde in 1999 zijn studenten uit om uit te rekenen hoeveel voedsel je kunt produceren op de daken van New York. Dat viel tegen; bij elkaar zou je nog geen 1000 mensen kunnen voeden. Niet tevreden met het resultaat rekenden Despommier en zijn studenten uit hoeveel meer voedsel je zou kunnen verbouwen, als je de hoogte in zou gaan.

De inspiratie daarvoor kwam, zo vertelde hij in 2009, uit een kinderboek dat eind jaren zestig was verschenen met de titel Old MacDonald had an appartment house. Despommier en zijn studenten bedachten een voedselflat van 30 verdiepingen. Een gemengd bedrijf waarin op de bovenste verdiepingen gewassen zouden worden geteeld in water, terwijl op de onderste verdiepingen plaats boden aan varkens en kippen. De opbrengst van een zo’n flat zou genoeg moeten zijn om 50.000 New Yorkers van voedsel te voorzien.

In de daarop volgende jaren werd het concept opgepikt en verder uitgewerkt onder meer in de vederlichte, transparante ontwerpen van de Belgische architect Vincent Callebaut (zie ook p. 28 e.v). Met de opkomst van ledverlichting bleef de gestapelde hydrocultuur niet meer beperkt tot glazen constructies, maar kwam ook de grondloze teelt in containers, oude metrotunnels en leegstaande kantoorpanden in beeld. Net als een kleine eeuw geleden is het enthousiasme voor vertical farming groot, niet alleen in de populaire media, maar ook bij investeerders die vaak hun sporen hebben verdiend in Silicon Valley. Of en zo ja wanneer de ‘millions may be fed from water’(Gericke), is echter nog een open vraag.

 

Box: Grondloze teeltmethoden

De methoden voor het telen van gewassen zonder grond laten zich grofweg verdelen naar medium: in water of in substraat. Belangrijk is dat de plantenwortel niet alleen wordt voorzien van voedingsstoffen, maar ook van lucht (aeratie). Bij de deep water hangen de planten met de wortels in het water. Bij de nutrient film technique, stroomt een dun laagje water met voedingsstoffen langs de plantenwortels. Die staan in een goot en vormen samen een wortelmat, die in verbinding staat met de lucht. Bij aeroponics staan de wortels niet in water, maar hangen ze in een ruimte waarin water met opgeloste voedingsstoffen wordt verneveld. Bij substraatteelt wordt onderscheid gemaakt naar type substraat , bijvoorbeeld steenwol,  rijstkaf, grind of gepofte klei. Water met voedingsstoffen wordt vaak toegediend met behulp van druppelbevloeiing. Een alternatief is het eb- en vloedsysteem, waarbij planten in substraat in bodembakken staan waar op gezette tijden een laagje water in- en weer uitstroomt.

 

Gepubliceerd in Vork-special ‘Grondloze teelt’ februari 2021