Hydroponisch telen: planten kweken zonder aarde
Hydroponisch telen is een manier om planten te laten groeien zonder grond. In plaats van wortels die in aarde naar voedingsstoffen zoeken, hangen of drijven de wortels in water waarin alle voedingsstoffen al zijn opgelost. De plant hoeft dus niets op te zoeken: het eten wordt als het ware geserveerd. Het woord komt van het Griekse 'hydro' (water) en 'ponos' (arbeid).
Een goed beeld: stel je een fles limonadesiroop voor die je precies zo verdunt dat de smaak perfect is. Bij hydroponisch telen doet een teler hetzelfde met plantenvoeding: mineralen zoals stikstof, fosfor en kalium worden in exact de juiste hoeveelheid opgelost in water. Die 'voedingsoplossing' stroomt langs de wortels, vaak in een gesloten buizensysteem of bak, zonder dat er ooit aarde aan te pas komt. Veel van de tomaten, paprika's en komkommers die in Nederlandse kassen groeien, worden al decennia op deze manier geteeld.
Wat is het precies?
Bij hydroponisch telen vervalt de bodem als drager en voedingsbron. In plaats daarvan gebruikt men vaak een neutraal 'substraat': een dragermateriaal zoals steenwol (gesmolten en tot vezels gesponnen gesteente) of kokosvezel, dat alleen dient om de plant rechtop te houden. Het echte voedsel komt uit de voedingsoplossing.
Er bestaan verschillende technische varianten. Bij de 'Nutrient Film Technique' (NFT) stroomt een dun laagje voedingswater voortdurend langs de wortels in een hellende goot. Bij 'Deep Water Culture' drijven de wortels rechtstreeks in een bak met zuurstofrijk voedingswater. Aeroponics is een verwante techniek waarbij geen water maar een fijne nevel met voedingsstoffen op de wortels wordt gesproeid, wat nog zuiniger is met water.
Omdat er geen bodem is die van nature een pH-waarde (zuurgraad) of buffer biedt, moet een teler alles zelf meten en bijsturen: de pH, de EC-waarde (electrical conductivity, een maat voor hoeveel voedingszout er in het water zit) en de temperatuur. Sensoren en computers doen dat tegenwoordig grotendeels automatisch. In kassen wordt hydroponisch telen vaak gecombineerd met kunstlicht (ledlampen) en klimaatregeling, zodat licht, warmte en CO2 precies afgestemd zijn op wat de plant nodig heeft.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste belofte is efficiëntie. Omdat het water in een gesloten systeem circuleert en overtollig water wordt opgevangen en hergebruikt, gebruikt hydroponisch telen vaak aanzienlijk minder water dan telen in een open veld, waar veel water wegzakt in de bodem of verdampt.
Een tweede doel is hogere en voorspelbaardere opbrengsten. Doordat voeding, licht en klimaat nauwkeurig gestuurd worden, groeien planten vaak sneller en gelijkmatiger dan in een akker die afhankelijk is van weer en bodemkwaliteit. Dat maakt ook teelt in gebieden met slechte grond, droogte of extreme temperaturen mogelijk.
Ten derde speelt de wens om voedsel dichter bij de stad te produceren. Bij 'verticale landbouw' worden hydroponische lagen op elkaar gestapeld in gebouwen, vaak in de buurt van steden, om transportafstanden te verkorten. Ten slotte hopen telers op minder gebruik van bestrijdingsmiddelen, omdat een gecontroleerde, vaak overdekte omgeving minder plagen en onkruid kent dan een open veld. Het is belangrijk te benadrukken dat dit beloftes en doelstellingen zijn, niet automatisch de praktijk: energieverbruik voor licht en klimaatregeling kan namelijk weer een nadeel vormen, zoals verderop blijkt.
Voorbeelden uit de praktijk
Het Westland en omliggende glastuinbouwgebieden in Nederland vormen wereldwijd een van de grootste concentraties hoogtechnologische kassen. Sinds de jaren tachtig telen Nederlandse kwekers tomaten, paprika's en komkommers grotendeels op steenwol met voedingswater in plaats van in de volle grond, een praktijk die zich decennialang heeft verfijnd tot een van de meest opbrengstgerichte vormen van glastuinbouw ter wereld.
AeroFarms, opgericht in de Verenigde Staten en gevestigd in Newark (New Jersey), bouwde een van de grotere indoor 'verticale' boerderijen ter wereld, waar bladgroenten zoals sla en rucola met aeroponics worden gekweekt op meerdere lagen boven elkaar onder ledlicht. Het bedrijf groeide in de jaren 2010 en 2020 uit tot een veelgenoemd voorbeeld in de sector, al kende het ook financiële tegenslagen.
Plenty, een Amerikaans bedrijf gevestigd in Californië, bouwde eveneens grootschalige verticale hydroponische farms en trok grote investeerders aan, waaronder techinvesteerders en retailketens. Ook Plenty werd de afgelopen jaren geconfronteerd met financiële problemen, wat illustreert hoe moeilijk het is om verticale hydroponische landbouw structureel winstgevend te maken.
Sky Greens in Singapore, actief sinds begin jaren 2010, ontwikkelde roterende hydroponische kweeksystemen als antwoord op de extreme schaarste aan landbouwgrond in de stadstaat en de wens om minder afhankelijk te zijn van voedselimport.
Ook NASA experimenteert al jaren met hydroponische en aeroponische teelt aan boord van het internationaal ruimtestation ISS, onder meer met het 'Veggie'-experiment, waarbij astronauten sla en andere bladgroenten kweken zonder aarde: relevant onderzoek voor toekomstige lange ruimtereizen waarbij vers voedsel niet meegenomen kan worden.
Hoe ver is de techniek?
Het basisprincipe van hydroponisch telen is niet nieuw: al decennia geleden werd het toegepast in commerciële kassen en in wetenschappelijk onderzoek. De grootschalige teelt van tomaten en paprika's op substraat in Nederlandse kassen is inmiddels een volwassen, bewezen bedrijfstak.
Wat wél volop in ontwikkeling is, is de combinatie met verticale, volledig geconditioneerde 'indoor farms' in of nabij steden, aangestuurd door sensoren, data en kunstmatige intelligentie. Dit vakgebied kende in de jaren 2010 een sterke opmars en veel durfkapitaal, maar de afgelopen jaren bleek de winstgevendheid een groot obstakel: de energiekosten voor ledverlichting en klimaatbeheersing zijn hoog, terwijl bladgroenten zoals sla weinig marge opleveren. Verschillende bekende verticale-boerderijbedrijven, waaronder AeroFarms en Plenty, maakten reorganisaties of herstructureringen door nadat de kosten hoger bleken dan de opbrengsten. Dat betekent niet dat de techniek niet werkt, maar wel dat het verdienmodel van stedelijke, energie-intensieve hydroponica nog geen bewezen succesformule is.
Traditionele, minder energie-intensieve hydroponische kasteelt (zoals in het Westland, vaak met daglicht in plaats van uitsluitend kunstlicht) is economisch stabieler en wordt voortdurend verder verfijnd, bijvoorbeeld met slimmere sensoren en waterhergebruik. Onderzoekers werken daarnaast aan uitbreiding naar meer gewassen dan de gangbare bladgroenten en vruchtgroenten, en aan energiezuinigere belichting.
Wie werken eraan?
In Nederland speelt Wageningen University & Research een centrale rol als onderzoeksinstituut op het gebied van glastuinbouw en 'controlled environment agriculture' (landbouw in volledig gecontroleerde omgevingen). Nederlandse technologiebedrijven zoals Priva leveren wereldwijd klimaatbeheersings- en watersturingssystemen voor kassen, en het Westland-cluster van kwekers geldt internationaal als praktijkvoorbeeld.
In de Verenigde Staten zijn AeroFarms en Plenty de bekendste namen op het gebied van verticale hydroponische landbouw, terwijl NASA hydroponische en aeroponische technieken onderzoekt voor ruimtevaarttoepassingen. In Azië is Singapore met onder meer Sky Greens een voorloper vanwege de nationale strategie om minder afhankelijk te worden van voedselimport; ook Japan kent een actieve indoor-farmingsector. Internationale vakverenigingen zoals de International Society for Horticultural Science verbinden onderzoekers wereldwijd op dit gebied.