Intelligentie cultiveren: de stille technologische revolutie in de landbouw

Landbouw is een van de oudste activiteiten van de mensheid – zozeer zelfs dat het lijkt alsof er weinig meer radicaal te veranderen valt. Toch bevindt de landbouwsector zich vandaag de dag in de frontlinie van enkele van 's werelds meest urgente uitdagingen: van klimaatverandering tot kwetsbaarheden in de toeleveringsketen.

We horen vaak dat AI de geneeskunde of de auto-industrie transformeert, maar misschien is het vooral in de praktijk waar kunstmatige intelligentie een van de belangrijkste rollen gaat spelen.

Laten we eens kijken naar de uitdagingen waar de landbouw vandaag de dag mee te maken heeft en hoe innovatieve technologieën, met name AI, kunnen helpen bij het vinden van onverwachte maar essentiële oplossingen.

Uitdaging #1 — Honger en logistiek

De wereldbevolking blijft groeien, en daarmee ook het aantal mensen dat gevoed moet worden. Toch is het hongerprobleem waar we vaak over horen niet altijd te wijten aan een gebrek aan voedsel. Volgens de de Voedsel- en Landbouworganisatie van de VN (FAO), De wereld produceert jaarlijks genoeg voedsel om meer dan 10 miljard mensen te voeden, ondanks de wereldbevolking van ongeveer 8 miljard. Toch lijdt een op de negen mensen, meer dan 735 miljoen mensen, aan chronische ondervoeding.

De hoofdoorzaak? Logistiek. We weten hoe we voedsel moeten verbouwen, maar de efficiënte distributie ervan blijft een enorme uitdaging. In sommige regio's zijn de bezorgkosten onbetaalbaar hoog; in andere zijn ze bijna onmogelijk. Gewapende conflicten, politieke instabiliteit en het gebrek aan betrouwbare infrastructuur, wegen, opslagplaatsen en koelketens maken de voedselvoorziening complex en kostbaar.

Het gaat dus niet zozeer om de voedselproductie zelf, maar om de manier waarop dat voedsel van de boer op tafel komt.

AI-technologieën bieden nu praktische tools om deze logistieke obstakels te overwinnen. Door enorme hoeveelheden data te analyseren – van weerpatronen en de status van de infrastructuur tot regionale markt- en humanitaire behoeften – optimaliseert AI bezorgroutes, voorspelt risico's en minimaliseert verliezen in de toeleveringsketen. Innovaties zoals antimicrobiële verpakkingen, slimme containers die temperatuur en vochtigheid monitoren, en koelopslag op zonne-energie verlengen ook de houdbaarheid van bederfelijke producten.

Uitdaging #2 – Voedselzekerheid

Voedselzekerheid is het vermogen van een land om zijn burgers te voorzien van de benodigde voedselvoorraden, ongeacht natuurlijke, politieke of economische factoren. Dit probleem is nauw verbonden met logistiek. Volgens diverse bronnen zijn tientallen landen wereldwijd tegenwoordig afhankelijk van import voor hun basisvoedsel.

Een eenvoudig maar veelzeggend voorbeeld is de avocado, een warmteminnende plant die traditioneel wordt verbouwd in Latijns-Amerika, met name Mexico, en goed is voor meer dan 30% van de wereldwijde export. Zouden landen met sterk uiteenlopende klimaten, zoals Canada of Finland, avocado's succesvol op commerciële schaal kunnen telen? Het antwoord ligt volledig in technologie, en vooral in kunstmatige intelligentie.

AI zelf zal het klimaat niet veranderen of de winter "afschaffen", maar het is een krachtig instrument in de handen van boeren, ingenieurs en biotechnologen. Het helpt bij het vinden van optimale oplossingen – van het ontwerpen van efficiënte kassen tot het aanpassen van planten aan het lokale klimaat.

Enkele voorbeelden zijn:

• Genetische aanpassing: AI-systemen zoals AlphaFold versnellen de analyse van eiwitstructuren en plantengenomen. Dit stelt wetenschappers in staat om genen te identificeren en te bewerken die verantwoordelijk zijn voor koudetolerantie, droogteresistentie of immuniteit tegen plagen. Wat ooit jaren duurde, gebeurt nu in maanden of zelfs weken.
• Slimme kassystemen: AI modelleert het microklimaat dat nodig is voor specifieke gewassen, selecteert materialen met optimale isolatie en berekent optimale verlichting, verwarming, irrigatie en ventilatie. Deze technologieën ondersteunen productieve glastuinbouw in extreem koude gebieden, zelfs zo noordelijk als het Noordpoolgebied.

De meest ambitieuze grens die AI opent, is misschien wel de ontwikkeling van alternatieve gewassen die populaire voedingsmiddelen zoals de alom geliefde avocado kunnen vervangen. Het avocadoverhaal illustreert hoe culturele trends, zoals de sushiboom in de jaren 1990, waarbij deze groene vrucht een vast ingrediënt werd, een nicheproduct kunnen veranderen in een wereldwijd fenomeen. Een vergelijkbare transformatie zou kunnen plaatsvinden met een nieuw, door AI ontwikkeld fruit of groente die ideaal is voor de teelt in een bepaald land. Door consumptietrends, smaakvoorkeuren, voedingsprofielen en logistiek te analyseren, kunnen innovaties bijdragen aan de ontwikkeling van volledig nieuwe 'superfoods', zowel biologisch als vanuit een marktperspectief.

Uitdaging #3 — Massaproductie

In tegenstelling tot de industriële productie, waar de productie relatief nauwkeurig kan worden voorspeld, of het nu gaat om auto's of plastic speelgoed, blijft de landbouw kwetsbaar voor een veelheid aan onvoorspelbare factoren. Eén enkel virus, een onverwachte plaag of meststoffen van slechte kwaliteit kunnen een oogst binnen enkele dagen vernietigen. Een ziekte kan in de ene kas beginnen en zich snel verspreiden naar aangrenzende kassen; een boer kan de infectie per ongeluk overbrengen door simpelweg van percelen te wisselen. Deze risico's nemen toe in massaproductieomgevingen, waar de enorme omvang menselijk toezicht vrijwel onmogelijk maakt.

Hoe groter het bedrijf, hoe groter de risico's en hoe strenger de controle. Meststoffen, grond, pesticiden en veterinaire benodigdheden worden vaak ingekocht bij meerdere, soms buitenlandse, leveranciers, wat complexe logistieke coördinatie vereist en risico's op besmetting of infectie met zich meebrengt. Tegelijkertijd worden boeren geconfronteerd met strenge milieu- en wettelijke voorschriften: het gebruik van chemicaliën is streng gereguleerd om lucht-, water- en bodemverontreiniging te voorkomen. Bijvoorbeeld de Europese Unie. heeft de regelgeving voor pesticiden aangescherpten OESO-landen zijn trending om het gebruik van agrochemicaliën tegen 30 met ten minste 2030% te verminderen.

In grootschalige landbouw worden handarbeid en intuïtieve besluitvorming inefficiënt. De volumes zijn simpelweg te groot om handmatig te beheren en de kosten van fouten zijn te hoog. Nauwkeurige toewijzing van middelen – meststoffen, water, chemicaliën – op de juiste plaats en tijd is essentieel.

Hoe kan innovatie hierbij helpen?

• Precisielandbouw en besluitvorming: Geavanceerde technologieën kunnen de bodem scannen met behulp van radar en remote sensing-systemen. Machine learning-algoritmen analyseren gegevens over de bodem, het weer, het microklimaat en de pH-waarde om de verdeling van hulpbronnen te optimaliseren. Dit kan het gebruik van meststoffen en water met 20 tot 40% verminderen. Meteorologische modellen verbeteren deze analyse verder door weerpatronen te voorspellen op basis van atmosferische bewegingen. Zo kan een stofstorm die vanuit Afrika komt, het mineraalgehalte van de bodem veranderen, terwijl luchtmassa's uit Europa de zuurtegraad kunnen beïnvloeden. Op basis van de gegevens worden nauwkeurige voorspellingen en agronomische aanbevelingen gegenereerd ter ondersteuning van de besluitvorming.
• Vroege diagnose en preventie: AI identificeert patronen in opkomende problemen en voorspelt deze lang voordat ze kritiek worden. Door te leren van gegevens over voorraden, behandelingen en opbrengsten, kan AI interventies aanbevelen voordat een boer überhaupt een bedreiging voelt. Bijvoorbeeld: Sleutelmaker heeft annotatiediensten geleverd aan data science-bedrijven die computer vision-oplossingen ontwikkelen voor de detectie van plagen en ziekten. We hebben geholpen bij het voorbereiden van vakkundig gelabelde datasets om systemen voor vroege waarschuwing te verbeteren en nauwkeurigere, tijdige interventies mogelijk te maken die gewassen op grote schaal beschermen.

De toekomst van technologie: waar de rivier van innovatie stroomt

Als we technologische vooruitgang zien als een rivier die van de bergen naar de oceaan stroomt, wordt één ding duidelijk: innovatie vindt niet in een vacuüm plaats. Innovatie stroomt naar gebieden waar ze gemakkelijker kan doorbreken – waar er echte vraag is, duidelijke bedrijfsmodellen en economisch rendement. Tegenwoordig biedt de landbouw verschillende van dergelijke veelbelovende richtingen.

Predictive Analytics

Het vermogen om opbrengsten, ziekte-uitbraken, klimaatveranderingen en plantbehoeften te voorspellen met behulp van big data is een noodzaak. AI helpt boeren nu al te bepalen wanneer en waar ze moeten planten, hoeveel water ze moeten geven en wanneer ze moeten bemesten, met behulp van weermodellen, satellietbeelden en sensordata. Deze technologie is een van de snelst groeiende in de agrotechnologiesector.

Verticale landbouw

Verticale landbouw, of "Babylonische torens", werd ooit als futuristisch beschouwd, maar is nu realiteit. In Singapore, Japan, de VAE en Nederland produceren tientallen verticale boerderijen sla, bladgroenten, aardbeien en zelfs veevoer met behulp van meerlaagse systemen. De vraag naar dergelijke oplossingen is vooral groot in megasteden met beperkte grond. Hoogbouw varkenshouderijen, biogassystemen en autonome kassen maken voedselproductie mogelijk met een opbrengst tot wel tien keer de vierkante meter, en besparen tegelijkertijd water en energie. Zo opende China in 10 's werelds eerste geautomatiseerde varkenshouderij met 2023 verdiepingen, waar alles, van het voeren tot afvalverwerking, volledig gemechaniseerd is.

Veehouderij van de volgende generatie

Twee belangrijke trends veranderen de veehouderij. De eerste is de automatisering van de traditionele landbouw door middel van slimme voersystemen, AI-gebaseerde monitoring van de diergezondheid en klimaatbeheersingssystemen. De tweede is de opkomst van alternatieve eiwitten. De belangstelling voor in laboratoria gekweekt vlees, mycoproteïnen (afkomstig van schimmels) en eiwitten op basis van insecten neemt toe. Deze innovaties zijn niet alleen duurzamer, maar kunnen ook een antwoord bieden op diverse ethische vraagstukken.

En tot slot wil ik het nog even hebben over... bijen, de unieke en onvervangbare bestuivers. Wereldwijd nemen de bijenpopulaties jaarlijks met ongeveer 35 procent af. Gezien de cruciale rol die bijen spelen bij de bestuiving, vormt deze afname een ernstige bedreiging voor de wereldwijde voedselvoorziening en -zekerheid. Volgens de Wereld Bijen Projectongeveer 75 procent van de oogsten ter wereld zijn, op zijn minst gedeeltelijk, afhankelijk van bijen.

Ik was verbaasd te horen dat we nog steeds geen kunstmatige bestuivingsmethode hebben ontwikkeld die de effectiviteit van bijen evenaart. Robots die met borstels werken, zoals bijvoorbeeld in China, kunnen slechts een fractie nabootsen van wat bijen van nature doen. De complexiteit en efficiëntie van natuurlijke bestuiving vormen een grote vraag en uitdaging voor moderne technologie.

Als ik vandaag een nieuwe onderneming zou starten, zou ik investeren in de bijenteelt. Maar het is een lastig vakgebied: bijen zijn kwetsbare wezens die specifieke zorg nodig hebben. Ze verzetten zich vaak tegen voortplanting in gevangenschap en zijn kwetsbaar voor talloze bedreigingen vanuit het milieu. Daarom kunnen technologieën die gericht zijn op het behoud en de teelt van bijenpopulaties evolueren van een nicheactiviteit tot een hoeksteen van de wereldwijde voedselzekerheid.