Fokusszenario: Geschlossene Produktionssysteme

Kurzfristig (bis 2030) entstehen mit der Mobilisierung von Investitionskapital günstige Ausgangsbedingungen für eine Marktentwicklung geschlossener Produktionssysteme in Deutschland. Start-ups, Forschungsnetzwerke und Unternehmen der Agrarbranche spielen eine zentrale Rolle in der Marktentwicklung. Auch die Politik unterstützt diese Entwicklung mit Programmen zur Förderung von Forschung, Entwicklung und Innovation im Rahmen der Transformation der Agrarsysteme und der „Protein-Transition“. Dabei geht es um den Übergang von einer Ernährung, die hauptsächlich auf tierischen Proteinen basiert, hin zu einer Ernährung mit einem größeren Anteil pflanzlicher oder anderweitiger Proteine. Im Bereich Vertical Farming wird die Forschung zur Optimierung der Produktionssysteme unterstützt, etwa durch den Einsatz geeigneter Materialien und Automatisierungstechnologien. Die sich abzeichnenden Innovationen werden in Modellprojekten von Pionierorganisationen erprobt. Dabei spielen insbesondere Faktoren wie die Senkung des Energieverbrauchs und der Einsatz erneuerbarer Energien, Synergieeffekte zwischen dezentralen erneuerbaren Energienetzwerken und geschlossenen Systemen sowie die Skalierung der Fertigung eine bedeutende Rolle. Die gesellschaftliche Akzeptanz von Produkten aus geschlossenen Produktionssystemen hat sich durch die Erprobung und die damit einhergehende Verbreitung etwas erhöht. Die Frage, inwieweit die Systeme in ihren diversen möglichen Konfigurationen zur Nachhaltigkeit beitragen, ist wissenschaftlich noch nicht eindeutig geklärt.

Auf mittlere Sicht (bis 2035) entwickeln sich geschlossene Systeme aus der Nische und finden zunehmend Verbreitung, vor allem in Regionen, die zunehmend Dürrperioden und anderen Wetterextremen ausgesetzt sind. Dennoch bleiben die Auswirkungen auf die Wasserversorgung der Landwirtschaft begrenzt, da die Produktion in geschlossenen Systemen nur einen geringen Umfang hat und die herkömmlich erzeugten Nahrungsmittel größtenteils ergänzt, aber kaum ersetzt werden. Treiber sind das mittelfristig prognostizierte Bevölkerungswachstum in Deutschland und die damit verbundene Mehrnachfrage nach Nahrungsmitteln sowie Änderungen von Ernährungsgewohnheiten. Die zunehmende Sensibilität für die Auswirkungen des eigenen Konsums, breitere gesellschaftliche Kritik an der Massentierhaltung und der steigende Bedarf an pflanzlichen Alternativen tragen ebenfalls maßgeblich zur Dynamik bei. Der sich abzeichnende wissenschaftlich-technische Fortschritt bei der Pflanzenzüchtung, der Optimierung von Vertical-Farming-Anlagen und der Skalierbarkeit der zellulären Landwirtschaft (wie bei Präzisionsfermentation und kultiviertem Fleisch) beschleunigt die Etablierung geschlossener Systeme erheblich. Parallel dazu entwickeln sich innovative Geschäftsmodelle, die sich weiter differenzieren und für unterschiedliche Größenordnungen und Einsatzbereiche anpassen lassen. So sind im Vertical Farming etwa große Containerfarmen entstanden sowie Gebäude, die ausschließlich der Pflanzenproduktion dienen. Andererseits existieren auch kleinere Modelle: Landwirt/innen nutzen Vertical Farming in Kombination mit anderen Anbauarten und es gibt vermehrt kleinere In-Store-Farmen in Supermärkten und Restaurants. Auch private sogenannte „Appliance Farms“ – also kleine, automatisierte Lebensmittelproduktionssysteme für den Hausgebrauch oder die Nachbarschaft –, in denen die Konsumenten direkten Zugang zu frischen Lebensmitteln erhalten, haben mittelfristig bis 2035 an Bedeutung gewonnen. Diese dezentralen Mini-Farmen, die auf smarten Technologien wie Sensorik, automatisierter Bewässerung, LED-Lichtsteuerung und künstlicher Intelligenz basieren, ermöglichen es Konsument/innen, direkt vor Ort frische Lebensmittel wie Kräuter, Salate oder kleinere Gemüsesorten anzubauen, sei es im städtischen Wohnumfeld, in Gemeinschaftsräumen oder auch in Privathaushalten.

In langfristiger Perspektive (bis 2050) haben sich geschlossene Produktionssysteme zur Herstellung von Nahrungsmitteln so weit durchgesetzt, dass sie den konventionellen Ackerbau nicht nur ergänzen, sondern in Teilen sogar ersetzt haben. Die Biotechnologie hat hierbei eine Schlüsselrolle gespielt: Durch sprunghafte Fortschritte in der Bio- und Gentechnologie in Verbindung mit Bioinformatik und KI-Methoden konnten künstliche Agrarsysteme effizienter und nachhaltiger realisiert werden. Es ist gelungen, kultiviertes Fleisch in Bioreaktoren, Milchprodukte in zellulärer Produktion sowie Weizen und andere Feldfrüchte in vertikalen Farmen auf minimalem Raum und in hoher Qualität massenhaft zu produzieren. Zwar werden Feldfrüchte, anders als andere Kulturen, in Deutschland nur zu einem sehr kleinen Teil in geschlossenen Systemen produziert – als Resilienzmaßnahme, um Ernteausfällen vorzubeugen –, für die Ernährungssicherheit weltweit sind sie mittlerweile jedoch ein essenzieller Baustein. Zudem konnte durch den Einsatz geschlossener Systeme der Druck gesenkt werden, flächenintensiv Landwirtschaft zu betreiben, was dem Erhalt und der Wiederherstellung funktionierender Ökosysteme zugutekam. Infolge der steigenden Effizienz der Anlagen und der hohen gesellschaftlichen Akzeptanz konnten geschlossene Produktionssysteme zu einem wesentlichen Element der Stärkung der Resilienz in der Lebensmittelproduktion werden. Geschlossene Produktionssysteme haben langfristig auch zur Renaturierung und Umnutzung landwirtschaftlicher Flächen beigetragen und somit den natürlichen Wasserhaushalt gestärkt.