Ondergrondse Teeltomgevingen verkennen: een uitgebreide gids

Nu de wereldbevolking blijft groeien en klimaatverandering intenser wordt, wordt de behoefte aan duurzame en efficiënte voedselproductiemethoden steeds belangrijker. De traditionele landbouw staat voor tal van uitdagingen, waaronder schaarste aan land, watertekorten, bodemdegradatie en kwetsbaarheid voor extreme weersomstandigheden. Als reactie hierop komen er innovatieve benaderingen op, waarvan ondergrondse teeltomgevingen een van de meest intrigerende is.

Deze uitgebreide gids onderzoekt het potentieel van ondergrondse ruimtes voor agrarische doeleinden, waarbij de voordelen, uitdagingen, technologieën en wereldwijde toepassingen van dit evoluerende gebied worden onderzocht. We zullen dieper ingaan op de verschillende soorten ondergrondse teeltomgevingen, de belangrijkste technologieën die ze mogelijk maken, en de potentiële impact die ze kunnen hebben op de voedselzekerheid en de duurzaamheid van het milieu.

Wat zijn ondergrondse teeltomgevingen?

Ondergrondse teeltomgevingen, ook wel ondergrondse landbouw genoemd, omvatten het telen van gewassen in afgesloten of half afgesloten ruimtes onder het aardoppervlak. Deze omgevingen kunnen variëren van herbestemde mijnen en grotten tot speciaal gebouwde ondergrondse faciliteiten. De belangrijkste eigenschap is dat ze een gecontroleerde en beschermde omgeving bieden, afgeschermd van externe weersomstandigheden, plagen en verontreinigende stoffen.

In tegenstelling tot de traditionele landbouw is de ondergrondse teelt sterk afhankelijk van technologieën voor landbouw in een gecontroleerde omgeving (CEA). Dit omvat een precieze controle over temperatuur, vochtigheid, verlichting en toevoer van voedingsstoffen. Door deze factoren te manipuleren, kunnen telers de plantengroei optimaliseren, de opbrengst verhogen en het verbruik van hulpbronnen verminderen.

Voordelen van ondergrondse teeltomgevingen

Ondergrondse teelt biedt een groot aantal potentiële voordelen ten opzichte van de traditionele landbouw:

• Jaarrond productie: Ondergrondse omgevingen zijn geïsoleerd van seizoensgebonden variaties, waardoor de productie van gewassen continu kan plaatsvinden, ongeacht het klimaat. Dit is met name waardevol in regio's met strenge winters of extreme weersomstandigheden.
• Minder waterverbruik: Gesloten-lussystemen in ondergrondse boerderijen kunnen het watergebruik aanzienlijk verminderen. Water wordt gerecycled en hergebruikt, waardoor verspilling wordt geminimaliseerd en deze kostbare hulpbron wordt bespaard. Voorbeelden zijn hydrocultuur en aeroponics, die aanzienlijk minder water gebruiken dan de traditionele landbouw op basis van grond.
• Eliminatie van pesticiden en herbiciden: De gecontroleerde omgeving vermindert het risico op plaaginfestaties en onkruidgroei, waardoor het gebruik van schadelijke pesticiden en herbiciden overbodig wordt. Dit resulteert in gezondere, veiligere voedselproducten.
• Landbehoud: Ondergrondse teelt maakt gebruik van ruimtes die vaak ongeschikt zijn voor andere doeleinden, zoals verlaten mijnen of stedelijke kelders. Dit maakt waardevol oppervlakte land vrij voor andere doeleinden, zoals huisvesting of behoud.
• Lagere transportkosten: Ondergrondse boerderijen kunnen zich dicht bij stedelijke centra bevinden, waardoor de transportafstanden en de bijbehorende kosten en uitstoot worden verminderd. Dit verbetert de voedselzekerheid en vermindert de ecologische voetafdruk van de voedselvoorzieningsketen. Stel je een ondergrondse boerderij voor onder een dichtbevolkte stad als Tokio of Londen.
• Aanpassing aan klimaatverandering: Ondergrondse omgevingen bieden een buffer tegen de gevolgen van klimaatverandering, zoals extreme weersomstandigheden, droogtes en temperatuurschommelingen. Dit maakt ze tot een veerkrachtige optie om de voedselzekerheid in een veranderende wereld te waarborgen.
• Verbeterde voedselzekerheid: Door een betrouwbare en gecontroleerde voedselbron te bieden, kan ondergrondse teelt bijdragen aan een verbeterde voedselzekerheid, vooral in regio's met beperkt landbouwareaal of uitdagende milieuomstandigheden.

Uitdagingen van ondergrondse teeltomgevingen

Hoewel ondergrondse teelt tal van voordelen biedt, brengt het ook verschillende uitdagingen met zich mee:

• Hoge initiële investering: Het opzetten van een ondergrondse boerderij vereist aanzienlijke initiële investeringen in infrastructuur, apparatuur en technologie. Dit kan een belemmering vormen voor kleinschalige boeren of ondernemers. Zowel het achteraf aanpassen van een bestaande mijn als het bouwen van een nieuwe ondergrondse constructie brengt aanzienlijke kosten met zich mee.
• Energieverbruik: Ondergrondse teelt is sterk afhankelijk van kunstmatige verlichting en klimaatbeheersystemen, die een aanzienlijke hoeveelheid energie kunnen verbruiken. Het gebruik van hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne-energie of geothermische energie, is cruciaal om de impact op het milieu te minimaliseren.
• Technische expertise: Het exploiteren van een ondergrondse boerderij vereist gespecialiseerde kennis en vaardigheden op gebieden als landbouw in een gecontroleerde omgeving, hydrocultuur en LED-verlichting. Een bekwaam personeelsbestand is essentieel voor een succesvolle exploitatie.
• Ventilatie en luchtkwaliteit: Het handhaven van een adequate ventilatie en luchtkwaliteit is cruciaal voor de gezondheid van planten en de veiligheid van mensen in ondergrondse omgevingen. Er zijn goede ventilatiesystemen nodig om overmatige vochtigheid, kooldioxide en andere verontreinigende stoffen te verwijderen.
• Toegankelijkheid en logistiek: Toegang tot en beheer van ondergrondse faciliteiten kan een uitdaging zijn, vooral op afgelegen locaties of diep onder de grond. Er zijn efficiënte logistieke en transportsystemen nodig om gewassen en benodigdheden van en naar de boerderij te verplaatsen.
• Psychologische impact: Werken in een afgesloten, kunstmatige omgeving kan psychologische effecten hebben op werknemers. Het aanbieden van simulaties van natuurlijk licht en het opnemen van biofiele designelementen kan helpen deze effecten te verzachten.

Belangrijkste technologieën voor ondergrondse teelt

Verschillende belangrijke technologieën zijn essentieel voor de succesvolle werking van ondergrondse teeltomgevingen:

• LED-verlichting: Lichtemitterende diodes (LED's) zijn de primaire lichtbron in ondergrondse boerderijen. LED's zijn energiezuinig, hebben een lange levensduur en kunnen worden aangepast om het specifieke lichtspectrum te leveren dat nodig is voor een optimale plantengroei. Er wordt nog steeds onderzoek gedaan naar het optimaliseren van LED-recepten voor verschillende gewassen.
• Hydrocultuur en aeroponics: Deze teelttechnieken zonder grond worden veel gebruikt in de ondergrondse teelt. Hydrocultuur omvat het kweken van planten in voedselrijke wateroplossingen, terwijl aeroponics het zweven van plantenwortels in de lucht en het besproeien ervan met voedingsoplossingen omvat. Beide methoden verminderen het waterverbruik en verhogen de efficiëntie van de opname van voedingsstoffen.
• Klimaatbeheersystemen: Geavanceerde klimaatbeheersystemen reguleren de temperatuur, vochtigheid en het kooldioxideniveau in ondergrondse omgevingen. Deze systemen zorgen voor optimale groeiomstandigheden voor planten en voorkomen de opbouw van overmatige vochtigheid of verontreinigende stoffen.
• Sensoren en automatisering: Sensoren bewaken verschillende omgevingsparameters, zoals temperatuur, vochtigheid, lichtintensiteit en voedingsstoffenniveaus. Deze gegevens worden gebruikt om besturingssystemen te automatiseren en de groeiomstandigheden te optimaliseren. Automatisering kan ook de arbeidskosten verlagen en de efficiëntie verbeteren.
• Hernieuwbare energiebronnen: Het gebruik van hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne-energie of geothermische energie, is cruciaal om de impact van de ondergrondse teelt op het milieu te verminderen. Geothermische energie kan worden gebruikt voor verwarming en koeling, terwijl zonne-energie LED-verlichting en andere apparatuur van stroom kan voorzien.
• Waterrecylingsystemen: Gesloten-lussystemen voor waterrecycling vangen water op en hergebruiken het, waardoor het waterverbruik wordt geminimaliseerd en de ecologische voetafdruk wordt verkleind. Deze systemen omvatten vaak filtratie- en sterilisatieprocessen om verontreinigingen en pathogenen te verwijderen.

Wereldwijde toepassingen van ondergrondse teelt

Ondergrondse teelt wordt over de hele wereld onderzocht en geïmplementeerd op verschillende locaties, elk met unieke toepassingen en uitdagingen:

• Herbestemde mijnen: Verlaten mijnen worden in verschillende landen herbestemd als ondergrondse boerderijen. In het VK heeft Growing Underground bijvoorbeeld een voormalige schuilkelder uit de Tweede Wereldoorlog getransformeerd in een hydrocultuurboerderij die bladgroenten produceert. Soortgelijke projecten zijn gaande in de VS en Canada, waarbij het potentieel van verlaten mijnen voor agrarische doeleinden wordt onderzocht.
• Stedelijke kelders: Stedelijke kelders en ondergrondse ruimtes worden gebruikt voor verticale landbouw in dichtbevolkte steden. In Japan heeft Pasona O2 een ondergrondse boerderij gecreëerd in de kelder van het hoofdkantoor in Tokio, die het potentieel van stadslandbouw laat zien. In Parijs teelt Cycloponics biologische producten in herbestemde ondergrondse parkeergarages.
• Ondergrondse tunnels: Ondergrondse tunnels worden onderzocht als potentiële locaties voor grootschalige ondergrondse boerderijen. In Zwitserland onderzoeken onderzoekers de haalbaarheid van het gebruik van bestaande tunnelinfrastructuur voor agrarische productie. Deze tunnels bieden een stabiele en gecontroleerde omgeving met direct beschikbare infrastructuur.
• Geothermische kassen: Het combineren van geothermische energie met kastechnologie kan zeer efficiënte en duurzame ondergrondse teeltomgevingen creëren. In IJsland gebruiken geothermische kassen geothermische energie om hun activiteiten te verwarmen en van stroom te voorzien, waardoor het hele jaar door verschillende gewassen worden geproduceerd. Dit model kan worden aangepast voor ondergrondse omgevingen.
• Onderzoeksfaciliteiten: Verschillende onderzoeksfaciliteiten zijn gewijd aan het bestuderen van ondergrondse teelt en het ontwikkelen van nieuwe technologieën. Het Controlled Environment Agriculture Center van de Universiteit van Arizona doet onderzoek naar ondergrondse verticale landbouw en onderzoekt de optimale groeiomstandigheden voor verschillende gewassen. Soortgelijk onderzoek is gaande in andere landen, waaronder Nederland en Zuid-Korea.

Casestudies: succesvolle ondergrondse teeltactiviteiten

Verschillende succesvolle ondergrondse teeltactiviteiten demonstreren het potentieel van deze innovatieve aanpak:

• Growing Underground (Londen, VK): Gelegen op 33 meter onder de straten van Londen in een voormalige schuilkelder, produceert Growing Underground bladgroenten met behulp van hydrocultuur en LED-verlichting. De boerderij levert aan lokale restaurants en supermarkten, waardoor de voedselkilometers worden verminderd en duurzame landbouw wordt bevorderd.
• Pasona O2 (Tokio, Japan): De ondergrondse boerderij van Pasona O2 in Tokio laat het potentieel van stadslandbouw zien. De boerderij verbouwt een verscheidenheid aan gewassen, waaronder rijst, groenten en kruiden, met behulp van hydrocultuur en technologieën voor een gecontroleerde omgeving. Het dient als demonstratieproject en educatief centrum.
• Cycloponics (Parijs, Frankrijk): Cycloponics transformeert verlaten ondergrondse parkeergarages in biologische boerderijen. De boerderij teelt champignons en andere gewassen met behulp van aquaponics en andere duurzame technieken. Het levert verse, lokale producten aan de gemeenschap en creëert werkgelegenheid.
• Deep Greens (Montreal, Canada): Deep Greens is een stadsboerderij die hydrocultuur gebruikt in een gerecyclede ondergrondse ruimte. Ze richten zich op het leveren van lokaal geteelde producten aan restaurants, supermarkten en consumenten in de omgeving van Montreal.

De toekomst van ondergrondse teelt

De toekomst van ondergrondse teelt ziet er veelbelovend uit, met voortdurende inspanningen op het gebied van onderzoek en ontwikkeling gericht op het verbeteren van de efficiëntie, het verlagen van de kosten en het uitbreiden van de reeks gewassen die ondergronds kunnen worden geteeld. Naarmate de technologie zich ontwikkelt en schaalvoordelen worden bereikt, zal de ondergrondse teelt waarschijnlijk een steeds levensvatbaarder en belangrijker onderdeel worden van het mondiale voedselsysteem.

Verschillende belangrijke trends bepalen de toekomst van ondergrondse teelt:

• Verhoogde automatisering: Automatisering zal een steeds belangrijkere rol gaan spelen in ondergrondse boerderijen, waardoor de arbeidskosten worden verlaagd en de efficiëntie wordt verbeterd. Robots en geautomatiseerde systemen zullen worden gebruikt voor taken zoals het planten, oogsten en bewaken van de gezondheid van planten.
• Verbeterde LED-verlichting: Onderzoek naar LED-verlichtingstechnologie zal doorgaan met het optimaliseren van lichtspectra en het verminderen van het energieverbruik. Nieuwe LED-technologieën, zoals quantum dots, worden onderzocht op hun potentieel om de plantengroei te verbeteren.
• Op gegevens gebaseerde optimalisatie: Data-analyse en machine learning zullen worden gebruikt om de groeiomstandigheden te optimaliseren en de opbrengst te verbeteren. Sensoren verzamelen enorme hoeveelheden gegevens over omgevingsparameters en de gezondheid van planten, die zullen worden geanalyseerd om patronen te identificeren en te optimaliseren.
• Integratie met stedelijke omgevingen: Ondergrondse boerderijen zullen steeds meer worden geïntegreerd in stedelijke omgevingen, waardoor stadsbewoners worden voorzien van verse, lokale producten. Dit vermindert de transportkosten en uitstoot, verbetert de voedselzekerheid en creëert groene banen.
• Uitbreiding naar nieuwe gewassen: Er wordt onderzoek gedaan om de reeks gewassen die ondergronds kunnen worden geteeld uit te breiden. Hoewel bladgroenten en kruiden momenteel de meest voorkomende gewassen zijn, worden er inspanningen geleverd om fruit, groenten en zelfs granen ondergronds te verbouwen.
• Duurzame praktijken: Een voortdurende focus op duurzaamheid, inclusief hernieuwbare energiebronnen, waterbesparing en afvalreductie, zal cruciaal zijn om de impact van de ondergrondse teelt op het milieu te minimaliseren.

Conclusie

Ondergrondse teeltomgevingen bieden een veelbelovende oplossing voor de uitdagingen waarmee de traditionele landbouw wordt geconfronteerd. Door een gecontroleerde en beschermde omgeving te bieden, kunnen ondergrondse boerderijen het hele jaar door gewassen produceren, het waterverbruik verminderen, pesticiden elimineren en land besparen. Hoewel er nog steeds uitdagingen zijn, tonen de voortdurende technologische ontwikkelingen en succesvolle casestudies het potentieel van de ondergrondse teelt om bij te dragen aan een duurzamere en voedselzekere toekomst.

Nu de wereldbevolking blijft groeien en klimaatverandering intenser wordt, zullen innovatieve benaderingen van voedselproductie essentieel zijn. Ondergrondse teelt is zo’n aanpak die veelbelovend is voor het waarborgen van een duurzame en veerkrachtige voedselvoorziening voor toekomstige generaties. Door deze innovatieve technologie te omarmen, kunnen we de weg vrijmaken voor een voedselzekerdere en ecologisch duurzamere wereld.

Bruikbare inzichten: Overweeg om lokale ondergrondse boerderijen te steunen of te investeren in onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen. Informeer uzelf en anderen over de voordelen van ondergrondse teelt en het potentieel ervan om het voedselsysteem te transformeren.

Aanvullende bronnen

• Vertical Farm Daily: Biedt nieuws en informatie over verticale landbouw en landbouw in een gecontroleerde omgeving.
• Association for Vertical Farming: Een wereldwijde organisatie die de ontwikkeling van verticale landbouw bevordert.
• Lokale organisaties voor duurzame landbouw: Zoek lokale organisaties in uw omgeving die initiatieven voor duurzame landbouw ondersteunen.