Onderzoek naar Ondergronds Telen: De Toekomst van Voedselproductie Vormgeven

Nu de wereldbevolking blijft groeien en bouwland steeds schaarser wordt, zijn innovatieve benaderingen van voedselproductie van het grootste belang. Ondergronds telen, waaronder ondergrondse boerderijen, bewaarkelders en andere gerelateerde technieken, biedt een overtuigende oplossing voor duurzame en efficiënte landbouw. Dit artikel duikt in het opkomende veld van onderzoek naar ondergronds telen en verkent de potentiële voordelen, uitdagingen en de baanbrekende innovaties die de toekomst ervan vormgeven.

De Belofte van Ondergrondse Landbouw

Ondergronds telen biedt tal van voordelen ten opzichte van traditionele landbouwmethoden, vooral in het licht van klimaatverandering en beperkte middelen.

Verbeterde Omgevingscontrole

Een van de belangrijkste voordelen is de mogelijkheid om meer controle uit te oefenen over de teeltomgeving. Ondergrondse ruimtes bieden van nature:

• Stabiele Temperaturen: Ondergrondse temperaturen zijn doorgaans consistenter dan oppervlaktetemperaturen, wat het risico op gewasschade door extreme weersomstandigheden zoals vorst of hittegolven vermindert. Dit is vooral cruciaal in regio's met een wisselvallig klimaat. Bijvoorbeeld, bewaarkelders in noordelijke klimaten zoals IJsland en Canada worden al eeuwenlang gebruikt om gewassen door strenge winters heen op te slaan.
• Luchtvochtigheidsbeheer: Gecontroleerde luchtvochtigheidsniveaus kunnen het risico op schimmelziekten minimaliseren en de plantengroei optimaliseren. Moderne ondergrondse boerderijen maken vaak gebruik van geavanceerde klimaatbeheersingssystemen om de luchtvochtigheid af te stemmen op de specifieke behoeften van elk gewas.
• Plaag- en Ziektereductie: Een afgesloten omgeving minimaliseert de blootstelling aan plagen en ziekten, waardoor de noodzaak voor pesticiden en herbiciden afneemt. Dit leidt tot gezondere gewassen en een lagere milieubelasting.

Geoptimaliseerd Gebruik van Hulpbronnen

Ondergronds telen kan de efficiëntie van hulpbronnen aanzienlijk verbeteren:

• Minder Waterverbruik: Gesloten irrigatiesystemen kunnen water recyclen, wat waterverspilling minimaliseert en kostbare hulpbronnen spaart, vooral in droge en semi-aride gebieden. Verticale boerderijen, vaak ondergronds gelegen, kunnen het waterverbruik met tot wel 95% verminderen in vergelijking met traditionele landbouw.
• Energie-efficiëntie: Geothermische energie kan worden benut om de temperatuur te reguleren, waardoor de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen vermindert en de koolstofvoetafdruk van de voedselproductie wordt verlaagd. In landen als IJsland, dat rijk is aan geothermische bronnen, maken ondergrondse boerderijen al gebruik van deze schone energiebron om hun activiteiten van stroom te voorzien.
• Grondbehoud: Ondergrondse boerderijen maken waardevolle bovengrondse grond vrij voor andere doeleinden, zoals natuurbehoud, huisvesting of infrastructuur. Dit is met name relevant in dichtbevolkte stedelijke gebieden waar grond schaars is.

Productie het Hele Jaar Door

In tegenstelling tot de traditionele landbouw, die vaak beperkt wordt door seizoensgebonden factoren, maakt ondergronds telen de productie van gewassen het hele jaar door mogelijk. Dit zorgt voor een constante aanvoer van verse producten, ongeacht de externe weersomstandigheden. Dit is vooral belangrijk in regio's met korte groeiseizoenen, zoals Scandinavië of Alaska, waar de toegang tot verse producten in de wintermaanden beperkt kan zijn.

Technieken voor Ondergronds Telen: Een Divers Landschap

Het veld van ondergronds telen omvat een reeks technieken, elk met zijn eigen unieke voordelen en toepassingen.

Ondergrondse Boerderijen

Dit zijn speciaal gebouwde faciliteiten die ondergronds zijn gevestigd, vaak in hergebruikte mijnen, tunnels of grotten. Ze maken gebruik van technieken voor gecontroleerde omgevingslandbouw (CEA) om de teeltomstandigheden te optimaliseren.

• Mijnbouwoperaties: Verlaten mijnen bieden een direct beschikbare en vaak enorme ondergrondse ruimte die geschikt is voor grootschalige landbouw. De stabiele temperaturen en luchtvochtigheid in mijnen maken ze ideaal voor het verbouwen van een verscheidenheid aan gewassen. In het Verenigd Koninkrijk zijn er bijvoorbeeld projecten geweest die de herbestemming van ongebruikte mijnen tot champignonkwekerijen onderzochten.
• Tunnels en Bunkers: Tunnels en bunkers, oorspronkelijk gebouwd voor transport of militaire doeleinden, kunnen worden aangepast voor ondergrondse landbouw. Deze structuren bieden een veilige en gecontroleerde omgeving die gewassen beschermt tegen externe bedreigingen.
• Speciaal Gebouwde Faciliteiten: Speciaal gebouwde ondergrondse boerderijen zijn specifiek ontworpen voor landbouwproductie. Deze faciliteiten omvatten vaak de nieuwste technologieën, zoals ledverlichting, hydrocultuur en geautomatiseerde klimaatbeheersingssystemen.

Bewaarkelders (Root Cellaring)

Een bewaarkelder is een traditionele methode om geoogste gewassen in ondergrondse ruimtes op te slaan om hun houdbaarheid te verlengen. Deze techniek vertrouwt op natuurlijke temperatuur- en vochtigheidsregulatie om producten te bewaren zonder koeling.

• Traditionele Bewaarkelders: Dit zijn doorgaans eenvoudige constructies die in de grond of tegen een heuvel zijn gebouwd. Ze vertrouwen op de natuurlijke isolatie van de aarde om een koele en vochtige omgeving te behouden. Bewaarkelders worden al eeuwenlang in verschillende culturen gebruikt en vormen een vitale voedselbron tijdens de wintermaanden.
• Moderne Bewaarkelders: Moderne bewaarkelders kunnen verbeterde isolatie, ventilatie en vochtigheidsregelsystemen bevatten om hun effectiviteit verder te vergroten.

Ondergrondse Kassen

Kassen die onder het maaiveld zijn gebouwd, bieden verbeterde isolatie en temperatuurstabiliteit, waardoor het groeiseizoen wordt verlengd en het energieverbruik wordt verminderd. Deze structuren kunnen met name voordelig zijn in koude klimaten.

• Walipini: De Walipini, of ondergrondse kas, is een traditionele landbouwtechniek afkomstig uit het Andesgebergte van Zuid-Amerika. Het maakt gebruik van de natuurlijke warmte van de aarde om een warme en beschutte omgeving te creëren voor het verbouwen van gewassen, zelfs in hooggelegen gebieden met barre klimaten.
• Aardbeschermde Kassen: Deze structuren zijn gedeeltelijk of volledig onder de grond begraven, wat uitstekende isolatie en bescherming tegen de elementen biedt.

Belangrijke Onderzoeksgebieden in Ondergronds Telen

Lopend onderzoek is cruciaal om de technieken voor ondergronds telen te optimaliseren en hun volledige potentieel te ontsluiten.

Optimalisatie van Ledverlichting

Kunstlicht is essentieel voor ondergrondse boerderijen, aangezien natuurlijk zonlicht beperkt of afwezig is. Het onderzoek richt zich op de ontwikkeling van energiezuinige ledverlichtingssystemen die het optimale spectrum en de optimale intensiteit van licht bieden voor verschillende gewassen.

• Spectrale Afstemming: Verschillende golflengten van licht beïnvloeden de groei en ontwikkeling van planten op verschillende manieren. Onderzoek verkent de optimale spectrale verhoudingen voor het maximaliseren van opbrengst, voedingswaarde en smaak.
• Energie-efficiëntie: De ontwikkeling van energiezuinigere ledverlichtingssystemen is cruciaal om de operationele kosten van ondergrondse boerderijen te verlagen.
• Lichtverdeling: Het optimaliseren van de lichtverdeling binnen de teeltruimte zorgt ervoor dat alle planten voldoende verlichting krijgen.

Nutriëntenbeheer en -toevoer

Efficiënt nutriëntenbeheer is van cruciaal belang om de gewasopbrengsten te maximaliseren en de milieubelasting te minimaliseren. Onderzoek richt zich op de ontwikkeling van duurzame en nauwkeurige systemen voor nutriëntentoevoer.

• Hydrocultuur en Aerocultuur: Deze grondloze teelttechnieken maken een nauwkeurige controle over de nutriëntentoevoer mogelijk, waardoor verspilling wordt geminimaliseerd en de opname van voedingsstoffen wordt gemaximaliseerd.
• Organische Voedingsoplossingen: Onderzoek verkent het gebruik van organische voedingsoplossingen afkomstig van compost, wormenmest en andere duurzame bronnen.
• Nutriëntenrecycling: Gesloten systemen voor nutriëntenrecycling kunnen de verspilling van voedingsstoffen minimaliseren en de behoefte aan externe inputs verminderen.

Omgevingscontrolesystemen

Geavanceerde omgevingscontrolesystemen zijn essentieel voor het handhaven van optimale teeltomstandigheden in ondergrondse boerderijen. Het onderzoek richt zich op de ontwikkeling van efficiëntere en duurzamere systemen.

• Klimaatmodellering: Geavanceerde klimaatmodellen kunnen worden gebruikt om de omgevingscondities binnen de teeltruimte te voorspellen en controlestrategieën te optimaliseren.
• Automatisering en Sensoren: Geautomatiseerde systemen en sensoren kunnen omgevingsparameters in real-time monitoren en aanpassen, wat zorgt voor optimale teeltomstandigheden.
• Geothermische Integratie: De integratie van geothermische energie in omgevingscontrolesystemen kan het energieverbruik aanzienlijk verminderen en de koolstofvoetafdruk van ondergrondse boerderijen verlagen.

Gewasoptimalisatie voor Ondergrondse Omgevingen

Niet alle gewassen zijn even geschikt voor ondergronds telen. Onderzoek richt zich op het identificeren en veredelen van rassen die gedijen in deze gecontroleerde omgevingen.

• Lichtvereisten: Het selecteren van gewassen met lage lichtvereisten of het veredelen van rassen die toleranter zijn voor lage lichtomstandigheden is cruciaal voor ondergrondse boerderijen. Bladgroenten, kruiden en champignons zijn vaak zeer geschikt voor ondergronds telen vanwege hun relatief lage lichtvereisten.
• Ruimtebeperkingen: Verticale landbouwtechnieken worden vaak toegepast in ondergrondse boerderijen om het ruimtegebruik te maximaliseren. Het selecteren van gewassen die goed geschikt zijn voor verticale groei is belangrijk.
• Ziekteresistentie: Het selecteren van ziekteresistente rassen is essentieel om het risico op gewasverlies in de gecontroleerde omgeving van een ondergrondse boerderij te minimaliseren.

Uitdagingen en Overwegingen

Ondanks het immense potentieel, staat ondergronds telen voor verschillende uitdagingen die moeten worden aangepakt.

Initiële Investeringskosten

De initiële investeringskosten voor het opzetten van een ondergrondse boerderij kunnen aanzienlijk zijn, met name voor speciaal gebouwde faciliteiten. Het herbestemmen van bestaande ondergrondse ruimtes, zoals mijnen of tunnels, kan helpen om deze kosten te verlagen.

Energieverbruik

Hoewel ondergrondse boerderijen energiezuiniger kunnen zijn in vergelijking met traditionele landbouw, hebben ze nog steeds energie nodig voor verlichting, ventilatie en omgevingscontrole. Het gebruik van hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne- of geothermische energie, kan helpen de koolstofvoetafdruk te minimaliseren.

Toegankelijkheid en Logistiek

De toegang tot ondergrondse boerderijen kan een uitdaging zijn, vooral voor grootschalige operaties. Efficiënte logistieke en transportsystemen zijn essentieel voor het in- en uitbrengen van gewassen en voorraden in de faciliteit.

Publieke Perceptie en Acceptatie

Sommige consumenten kunnen terughoudend zijn om ondergronds geteeld voedsel te omarmen, vanwege zorgen over hygiëne of veiligheid. Het voorlichten van het publiek over de voordelen van ondergronds telen en het waarborgen van hoge normen voor voedselveiligheid zijn cruciaal om de acceptatie van de consument te verkrijgen.

Wereldwijde Voorbeelden van Initiatieven voor Ondergronds Telen

Initiatieven voor ondergronds telen winnen wereldwijd aan populariteit en tonen de levensvatbaarheid van deze innovatieve benadering van voedselproductie aan.

• Growing Underground (Londen, VK): Gevestigd in verlaten schuilkelders uit de Tweede Wereldoorlog onder de straten van Londen, produceert Growing Underground een verscheidenheid aan bladgroenten en kruiden met behulp van hydrocultuurtechnieken.
• Plant Chicago (Chicago, VS): Gehuisvest in een voormalige vleesverwerkingsfabriek, integreert Plant Chicago aquaponics en andere duurzame landbouwpraktijken om voedsel te verbouwen in een stedelijke omgeving. Hoewel niet volledig ondergronds, maakt het gebruik van de infrastructuur van het gebouw om een gecontroleerde teeltomgeving te creëren.
• Deep Roots (Montreal, Canada): Dit project onderzoekt het potentieel van het gebruik van verlaten tunnels onder het stadscentrum van Montreal voor stadslandbouw.
• Ondergrondse Champignonkwekerijen (Diverse Locaties): De teelt van champignons is bijzonder geschikt voor ondergrondse omgevingen vanwege de lage lichtvereisten van het gewas. Talloze ondergrondse champignonkwekerijen zijn wereldwijd actief, vaak in hergebruikte mijnen of grotten.

De Toekomst van Ondergronds Telen

Ondergronds telen heeft een enorme belofte voor de toekomst van de voedselproductie en biedt een duurzame en efficiënte oplossing voor de uitdagingen van een groeiende wereldbevolking en een veranderend klimaat. Naarmate het onderzoek vordert en technologieën betaalbaarder worden, zullen ondergrondse boerderijen waarschijnlijk steeds vaker voorkomen, met name in stedelijke gebieden en regio's met beperkt bouwland.

Potentiële Toepassingen in Ruimteverkenning

Technieken voor ondergronds telen worden ook onderzocht voor mogelijke toepassingen in de ruimteverkenning. De gecontroleerde omgeving van een ondergrondse boerderij zou een duurzame voedselbron kunnen bieden voor astronauten op langdurige missies naar de Maan of Mars.

Praktische Inzichten

Voor individuen en organisaties die geïnteresseerd zijn in het verkennen van ondergronds telen, overweeg het volgende:

• Begin Klein: Experimenteer met een bewaarkelder of kleinschalige ondergrondse kassen om ervaring en begrip van de technieken op te doen.
• Onderzoek Lokale Hulpbronnen: Identificeer potentiële ondergrondse ruimtes in uw omgeving die kunnen worden herbestemd voor landbouw, zoals verlaten mijnen of tunnels.
• Werk Samen met Experts: Werk samen met onderzoekers, landbouwingenieurs en andere experts om projecten voor ondergronds telen te ontwikkelen en te implementeren.
• Pleit voor Beleidsondersteuning: Moedig overheidsbeleid aan dat de ontwikkeling van duurzame landbouw, inclusief ondergronds telen, ondersteunt.

Conclusie

Ondergronds telen is meer dan alleen een niche landbouwtechniek; het vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in hoe we voedselproductie benaderen. Door de kracht van gecontroleerde omgevingen te benutten en het gebruik van hulpbronnen te optimaliseren, kunnen ondergrondse boerderijen bijdragen aan een duurzamere, veerkrachtigere en voedselzekere toekomst voor iedereen.