Die Landwirtschaft der Zukunft ist digital

«Digital Agriculture & Food Technology» haben das Potenzial, beiden Ansprüchen gerecht zu werden. Die Landwirtschaft ist für rund ein Fünftel der weltweiten Treibhausgas-Emissionen verantwortlich. Mit der zunehmenden Nachfrage für Nahrungsmittel verschärft sich das Problem für die Umwelt weiter. Eine grundlegende Transformation der Landwirtschaft im Speziellen und der Nahrungsmittelproduktion im Allgemeinen ist notwendig, um die Menschheit in Zukunft auf nachhaltige Art und Weise ernähren zu können.

In den Sechzigerjahren sorgte im Zuge der «Grünen Revolution» der grossflächige Einsatz von Technik für eine massive Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität. Einen ähnlichen Entwicklungssprung dürfte Digital Agriculture in den kommenden Jahren ermöglichen: Die Adaption digitaler Lösungsansätze in der Landwirtschaft wird dafür sorgen, dass wir mehr Nahrungsmittel mit weniger Ressourcen produzieren können – und damit einerseits die Ernährung der schnell wachsenden Weltbevölkerung sicherstellen und andererseits die Belastung für die Umwelt reduzieren.

Die Landwirtschaft wird digital

So wie früher Traktoren und Mähdrescher die Landwirtschaft veränderten, wird die Digitalisierung die Art und Weise wandeln, wie Landwirte ihre Felder bestellen, die Ernte einbringen oder ihr Vieh versorgen. Der vermehrte Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologie wird neben einer Entlastung der Bauern auch für einen schonenden Umgang mit den natürlichen Ressourcen sorgen.

Die intelligente Landwirtschaft ist geprägt von Robotern, Drohnen und selbstfahrenden elektrischen Traktoren. Sie entlasten den Menschen von der Aussaat bis zur Ernte und erledigen die Arbeiten wo immer möglich autonom. Alleine schon der Umstieg von traditionellen Landwirtschaftsmaschinen mit Verbrennungsmotor auf elektrisch betriebenes Equipment lässt den CO2-Ausstoss des Agrarsektors massiv sinken.

Die Steuerung der digitalen Farm geschieht datenbasiert und mithilfe künstlicher Intelligenz: Um die nötigen Produktivitätsfortschritte zu erzielen, sollen die landwirtschaftlichen Prozesse optimal aufeinander abgestimmt werden. Sensoren liefern die Daten, die anschliessend mittels intelligenter Datenanalyse ausgewertet werden. Auf dieser Grundlage werden die Schritte von der Aussaat über die Bewässerung bis zur Ernte initiiert. Der wachsende Datenpool soll dabei die Qualität des landwirtschaftlichen Prozesses stetig verbessern. Ziel ist die sogenannte Präzisionslandwirtschaft, die einen möglichst effizienten Einsatz der vorhandenen Ressourcen gewährleistet.  

Biotechnologie ist ein zentraler Treiber

Erkenntnisse der Biotechnologie sollen auf dem modernen Hof besser genutzt werden. Ein Beispiel ist die Ablösung traditioneller Dünger und Pflanzenschutzmittel durch sogenannte Biologika. Diese werden aus natürlichen Stoffen und auf Basis lebender Zellen biotechnologisch gewonnen und mobilisieren gezielt pflanzeneigene Abwehr- und Wachstumskräfte. Das steigert die Erträge, schützt die Kulturen besser vor Schädlingen und schont die Umwelt.

Eine grosse Bedeutung kommt der Zucht im Bereich der Nutztierhaltung zu. Insbesondere im Bestreben, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, werden Fortschritte mittels systematischer Züchtung von Nutztieren mit umweltverträglicheren Eigenschaften erzielt. Eine Kuh, die kein Methan in die Atmosphäre ausstösst, wird es wohl nie geben – mittels datengestützter Zuchtmethoden und optimierter Diät dürfte sich aber der Ausstoss des hochwirksamen Treibhausgases deutlich reduzieren lassen.

Die Landwirtschaft der Zukunft ist vielfältig

Unsere Lebensweise verändert sich laufend. Ein wichtiger Trend in der modernen Gesellschaft ist die fortschreitende Urbanisierung. Der UNO zufolge werden im Jahr 2050 mehr als zwei Drittel der Menschheit in Städten leben. Die moderne Landwirtschaft passt sich den veränderten Lebensbedingungen an und wird immer vielfältiger.

Die Nahrungsmittelproduktion möglichst präzise auf die bestehenden Umwelteinflüsse abzustimmen, ist ein zentrales Credo der modernen Landwirtschaft. Einen Schritt weiter geht die «Controlled-Environment Agriculture». Dieser technologiebasierte Zweig der Landwirtschaft hat ihren Ursprung in der Gewächshaustechnologie. Hier wird nicht die Produktion den Umwelteinflüssen angepasst, sondern umgekehrt: Durch die kontrollierte Schaffung einer optimalen Umgebung wird ein möglichst effizientes Wachstum und eine entsprechend höhere Ernte angestrebt. Zudem erlaubt der Ansatz die regionale Produktion gesunder und nachhaltig produzierter Lebensmittel auch in dichtbesiedelten Gebieten – und gewinnt damit zusehends an Wichtigkeit in einer immer stärker urbanisierten Welt.  

Ressourcenschonende regionale Produktion in urbanen Ballungsgebieten bietet auch «Vertical Farming». Bei dieser Technik werden Lebensmittel in vertikal gestapelten Schichten oder auf vertikal geneigten Flächen angebaut. So lässt sich der beschränkte Platz in Städten deutlich effizienter nutzen. Nicht nur in speziellen Hochhäusern, sondern auch an Hausfassaden oder auf künstlichen Hängen können Lebensmittel angepflanzt werden. Zum Wohl der Umwelt kommt die Produktion fast ohne Pestizide und mit deutlich weniger Wasser aus.

Nachhaltige Proteine als Alternative

Seit jeher ist der Fleischkonsum eine zentrale Säule der menschlichen Ernährung. Je wohlhabender die Menschen werden, desto höher fällt ihr Fleischkonsum aus. Angesichts der weltweit wachsenden Mittelschicht ist deshalb in den kommenden Jahren mit einer steigenden Nachfrage nach Fleisch zu rechnen. Gleichzeitig nimmt das Bewusstsein für eine gesunde und nachhaltige Ernährung insbesondere in den Industrieländern zu.

Die Produktion klassischer tierischer Proteine ist rund dreissigmal treibhausgas-intensiver, als diejenige pflanzlicher Proteine. Zudem sorgen sich immer mehr Menschen um das Tierwohl in der industriellen Fleischproduktion.

Aus diesen Gründen dürfte die Nachfrage nach alternativ produzierten Proteinen in Zukunft stark zunehmen. Die Möglichkeiten diesbezüglich sind relativ vielfältig, zahlreiche Technologien stecken aber noch in den Kinderschuhen: Aktuell reicht der Markt von pflanzlichen Proteinquellen wie pilzbasierten Mikroproteinen oder Sojaprodukten bis hin zu alternativen tierischen Proteinen wie Insekten oder künstlich im Reagenzglas hergestellten Fleischfasern.

Im Zuge der Evolution der digitalen Landwirtschaft dürfte einerseits die Tiergesundheit im Mittelpunkt der Bemühungen stehen, andererseits werden Innovationen in der Lebensmitteltechnologie und neue Ernährungstrends für anhaltendes Wachstum im Bereich der alternativen Proteine sorgen. Diese Entwicklungen werden unsere Proteinversorgung sicherstellen und gleichzeitig den Ansprüchen einer klimafreundlichen Produktion und einer gesunden Lebensweise Rechnung tragen.

Mit optimierten Lieferketten gegen Food Waste

Etwa 30 Prozent aller weltweit produzierten Lebensmittel gehen verloren, ehe sie auf dem Teller landen. Die Gründe sind unterschiedlich und reichen von Mängeln bei der Ernte oder Lagerung in den Entwicklungsländern bis zu simpler Verschwendung in den Industrieländern.

Mittels künstlicher Intelligenz und datenbasierter Konzepte lassen sich die Verluste reduzieren, die auf der gesamten Lieferkette von der Ernte über Transport und Lagerung bis hin zur Verteilung von Lebensmitteln anfallen. Aktuelle Projekte reichen von der computergestützten Bestimmung des optimalen Zeitpunkts für die Ernte bis hin zu einer effizienteren Lebensmittelverteilung anhand einer KI-basierten Nachfrageprognose.