Geschlossene Hydroponik in den VAE: Gurken und Tomaten im Vergleich

Geschlossene Hydroponik gilt inzwischen als naheliegende Lösung für die Landwirtschaft in Regionen, in denen kein Wasser verschwendet werden darf.

Regierungen in trockenen Gebieten finanzieren den Umstieg, weil sie davon ausgehen, dass sich die Technik durch eingesparte Ressourcen selbst bezahlt macht. Diese Annahme klingt plausibel, trifft jedoch nur teilweise zu.

Eine neue Untersuchung begleitete reale Betriebe mit tatsächlichen Kulturen in den Vereinigten Arabischen Emiraten und zeigte: Das „offensichtlich bessere“ System ist nicht grundsätzlich überlegen. Entscheidend ist allein, welche Kultur angebaut wird.

Ein Rätsel der Landwirtschaft in der Wüste

In den Emiraten unterstützt die Regierung Landwirte finanziell beim Wechsel des Systems. Angeboten wurden zinslose Kredite von bis zu etwa 300.000 US-Dollar je Betrieb, ergänzt durch Schulungen und Unterstützung bei der Vermarktung.

Damit sollen Erzeuger von älteren Gewächshäusern zur Hydroponik bewegt werden, bei der Pflanzen nicht in Erde, sondern in nährstoffreichem Wasser wachsen.

Das Ziel besteht darin, den Wasserverbrauch zu senken. Eihab Fathelrahman von der United Arab Emirates University (UAEU) leitete ein Team, das sämtliche Betriebe dieses Umstellungsprogramms untersuchte.

Insgesamt handelte es sich um 35 Farmen in der Nähe von Abu Dhabi. Ein Teil arbeitete mit offenen Systemen, bei denen überschüssige Nährlösung nach einmaliger Nutzung abfließt.

Geschlossene Kreisläufe in der Hydroponik

Andere Betriebe setzten auf geschlossene Kreislaufsysteme: Sie fangen den Ablauf auf, bereiten ihn auf und führen ihn den Pflanzen erneut zu.

Das Forschungsteam erfasste nicht nur den Wasserverbrauch. Es verband Kostendaten, Ertragswerte und das finanzielle Risiko, das jeder Betrieb übernimmt.

Anschließend wurden diese Daten mit einer Reihe wirtschaftlicher Modelle ausgewertet, um festzustellen, welches Konzept unter den tatsächlichen Bedingungen der Wüste wirtschaftlich ist. Das Ergebnis hing vollständig von der angebauten Kultur ab.

Zwei Kulturen, zwei Ergebnisse

Bei Gurken setzte sich die Wiederverwendung durch. Geschlossene Gurkenbetriebe schnitten bei jeder denkbaren Risikovorsicht der Landwirte besser ab und erzielten günstigere Erträge im Verhältnis zum eingegangenen Risiko.

Das passt zu anderen Untersuchungen, nach denen sich die Kreislaufführung besonders für wasserintensive, schnell geerntete Rankkulturen eignet. Ein gesonderter Gurkenversuch zeigte zudem, dass die Wiederverwendung des Drainagewassers den Bewässerungsbedarf um etwa ein Drittel verringerte.

Bei Tomaten ergab sich das gegenteilige Bild. Offene Systeme, die häufig als verschwenderischere Variante gelten, erwiesen sich für Tomatenerzeuger als die finanziell sicherere Wahl.

Die Wiederverwendung erhöhte die Wahrscheinlichkeit eines schlechten Jahres, und über die gesamte Analyse hinweg sprachen die Zahlen für die einfachere und kostengünstigere Lösung.

Gurken gegenüber Tomaten

Der Unterschied lässt sich durch das Verhalten der Pflanzen erklären. Gurken nehmen Wasser und Nährstoffe kontinuierlich auf, wodurch die chemische Zusammensetzung des wiederverwendeten Wassers stabil bleibt.

Tomaten absorbieren Wasser und Nährstoffe während der Blüte und Fruchtbildung ungleichmäßiger. Dadurch können sich Salze und unerwünschte Ionen in der zirkulierenden Nährlösung anreichern.

Diese Verschiebung kann die Pflanzen belasten und zu schwankenden Erträgen führen, sofern die Tanks nicht sorgfältig überwacht werden.

Wiederverwendung spart deutlich Ressourcen

Die Ressourceneinsparungen geschlossener Kreisläufe waren real und in manchen Fällen erheblich. Pro Pflanze sank der Düngemitteleinsatz in den Kreislaufsystemen stark: bei Tomaten um rund zwei Drittel und bei Gurken um 40 Prozent.

Weniger verlorene Nährstoffe bedeuten auch, dass weniger belastetes Ablaufwasser in Richtung Grundwasser gelangt – ein bei offenen Systemen bekanntes Problem, das frühere Forschung bereits dokumentiert hat.

Auch der Verbrauch an Kühlwasser ging zurück, denn heiße Gewächshäuser am Golf benötigen enorme Wassermengen, um für die Kulturen ausreichend kühl zu bleiben.

Bei Gurken in geschlossenen Kreislaufsystemen fiel der Bewässerungswasserverbrauch je Pflanze allerdings leicht höher aus, wobei Gurken dicht dahinter lagen.

Auswirkungen über den Betrieb hinaus

In einer Region, in der Wasser häufig durch energieintensive Entsalzung gewonnen wird, haben diese Einsparungen Bedeutung weit über den einzelnen Betrieb hinaus.

Ein Wert entwickelte sich allerdings in die falsche Richtung: Geschlossene Gurkenanlagen verbrauchten pro Pflanze etwas mehr Bewässerungswasser, nämlich rund sechs Prozent mehr.

Die Forschenden heben diesen kleinen, aber tatsächlichen Zielkonflikt für alle hervor, die einen Systemwechsel planen. Ein geschlossenes Kreislaufsystem reduziert nicht automatisch in jeder Hinsicht den Ressourceneinsatz.

Die versteckte Energierechnung

In der Wüste erzählt der Wasserverbrauch nur die halbe Geschichte. Wiederverwendungssysteme sind stärker auf Pumpen, Filter und Desinfektionstechnik angewiesen und benötigen insgesamt mehr Strom.

In den Emiraten stammt ein großer Teil des Wassers aus energieaufwendiger Entsalzung, weshalb die Stromkosten besonders wichtig sind.

Eine Analyse zur Landwirtschaft mit entsalztem Meerwasser schätzte deren Energieaufwand auf ein Mehrfaches im Vergleich zu herkömmlichen Süßwasserquellen.

Allerdings gibt es einen Haken: Strom wird in den VAE stark subventioniert. Daher erschienen die geschlossenen Tomatenbetriebe auf dem Papier günstiger, obwohl sie deutlich mehr Energie verbrauchten als die offenen Anlagen.

Ohne die Subvention könnte sich die Rechnung gegen die Wiederverwendung wenden, insbesondere bei Tomaten.

Dieses Detail verändert die Interpretation der Ergebnisse grundlegend. Ein geschlossenes Kreislaufsystem, das sich in Abu Dhabi rechnet, könnte in einem Land mit vollen Strompreisen Verluste verursachen. Die Wirtschaftlichkeit hängt ebenso stark von den lokalen Energiepreisen wie von der Wassertechnik selbst ab.

Risiko richtig einordnen

Das besondere Merkmal dieser Arbeit ist ihr Fokus auf Risiken statt allein auf Durchschnittswerte. Viele frühere Studien untersuchten Erträge oder Wasserverbrauch in kontrollierten Versuchsflächen.

Nur wenige fragten, was mit dem Betriebsergebnis eines arbeitenden Landwirts in einer schlechten Saison geschieht, und nutzten dafür Daten echter kommerzieller Betriebe statt eines Forschungsgewächshauses.

Um die Systeme fair zu vergleichen, berechnete das Team das sogenannte Sicherheitsäquivalent: den Gewinn, den ein vorsichtiger Erzeuger verlangen würde, bevor er die riskantere Alternative akzeptiert.

Ein niedrigerer Wert bedeutet, dass der Betrieb einen größeren Puffer benötigt, um das zusätzliche Risiko zu rechtfertigen. Bei Tomaten mit Wiederverwendung war dieser Puffer den Ertrag nicht wert. Bei Gurken war er es.

Ein einfacher Risikovergleich machte dies deutlich. Geschlossene Tomatensysteme unterschritten in 38 Prozent der Fälle die akzeptablen Ertragsschwellen.

Geschlossene Gurkensysteme boten dagegen die beste Wahrscheinlichkeit für einen hohen Ertrag. Dieselbe Technologie führte bei den beiden Kulturen somit zu gegensätzlichen Schlussfolgerungen.

Was Erzeuger tun können

Die zentrale Erkenntnis stellt eine verbreitete Annahme der Agrarpolitik infrage: Wiederverwendungssysteme seien grundsätzlich die bessere Wahl und sollten überall zum Standard werden.

Das sind sie nicht. Sie so zu behandeln, könnte Tomatenerzeuger in Verluste lenken, während die Haushaltsplanung dies als Fortschritt ausweist.

Für Landwirte und die Behörden, die sie finanzieren, liegt der praktische Ansatz darin, das System an die jeweilige Kultur anzupassen.

Für Gurken sollten geschlossene Kreislaufsysteme gefördert werden, kombiniert mit guter Desinfektion und einer Notstromversorgung.

Tomatenerzeuger sollten bei offenen Systemen bleiben und diese durch das Auffangen von Ablaufwasser sowie eine präzise Nährstoffversorgung ergänzen, um Verluste zu verringern.

Künftige Wege für verschiedene Kulturen

Fathelrahman und seine Kolleginnen und Kollegen argumentieren, dass diese kulturbezogene Logik die Verteilung von Fördermitteln steuern sollte.

Auch andere trockene Regionen, die ähnliche Programme aufbauen, können vor einer Festlegung denselben Risiko- und Ressourcentest durchführen und ihn anschließend auf ihre eigenen Energiepreise und klimatischen Bedingungen abstimmen.

Der grundlegende Ansatz lässt sich selbst dort anwenden, wo die konkreten Werte abweichen. Eine Entscheidung, die aus der Distanz offensichtlich wirkt – wie in diesem Fall –, erscheint aus der Nähe meist wesentlich spezifischer.