Вертикальне землеробство поширюється Європою, і проводяться дослідження всіх видів нових видів культур. Але ще є труднощі, які потрібно подолати.
Порожні офісні будівлі, де врожай може рости, складений один на одного, шар за шаром. Або в контейнері по сусідству, вертикальне землеробство пропонує багато можливостей. Ви можете вирощувати культури, де завгодно. Вам не потрібні поля для цього. Вирощування є стійким, ефективним і повністю контрольованим. Вам не потрібні пестициди, немає викидів поживних речовин, а споживання води становить лише від 2 до 4 літрів на кілограм овочів. Є ще велика проблема: споживання енергії. Ми все ще наполегливо працюємо над цим.
Вертикальне землеробство набирає обертів по всій Європі. Він особливо підходить для вирощування сільськогосподарських культур у міських районах, де місця мало. Він навіть може гарантувати продовольчу безпеку в країнах, менш адаптованих до традиційного сільського господарства. Але хоча перші врожаї вже продаються в деяких країнах, безумовно, мине кілька років, перш ніж продукти з вертикальних ферм масово потраплять на полиці супермаркетів.
Зміна дієти та підвищення попиту
Поряд з вирощеним м’ясом, вертикальне фермерство часто представляється як ключове рішення для боротьби з майбутніми продовольчими кризами. Але навіщо нам взагалі потрібні вертикальні ферми? Чому б нам просто не продовжувати робити це по-старому, як ми робили останні 10,000 XNUMX років?
З кожним роком попит на продукти харчування зростає. За даними ООН, у 9.7 році населення світу зросте до 2050 мільярдів людей. Усім цим людям потрібна їжа. Але вирощування сільськогосподарських культур традиційним способом стає все більшою проблемою. Через зміну клімату умови вирощування змінюються, тому ви більше не можете вирощувати деякі культури там, де це було можливо. Екстремальні погодні явища та сильні шторми щороку знищують більше врожаю. А в деяких місцях ґрунт менш поживний, ніж був раніше.
Крім того, що ми повинні задовольнити майбутній попит на свіжу їжу, наші харчові звички також сильно відрізняються від тих, що були століття тому. «Ми більше не харчуємося сезонно. Взимку ми їмо салати та ягоди, які ми імпортуємо», — каже генеральний директор Nordic Harvest, найбільшої в Європі гідропонної ферми, Андерс Ріман.
Виробники на вертикальній фермі носять захисний одяг, щоб запобігти потраплянню небажаних бактерій на ферму. Таким чином вони можуть уникнути використання пестицидів.
Літній урожай з Арктики
Вертикальні ферми можна будувати практично скрізь. Це означає, що вам більше не потрібно імпортувати ківі з Нової Зеландії, а ви можете вирощувати їх на такій фермі у своєму регіоні. Це економить велику кількість викидів CO2.
Як це працює?
«Для мене повний контроль є великою перевагою вертикального землеробства. Ми справді можемо оптимізувати процес і точно знати, скільки ми хочемо вирощувати та якої якості», — говорить Лео Марселіс, професор садівництва та фізіології продукції в Університеті та дослідження Вагенінгена.
Від водопостачання до денного світла, температури та доступу до мінералів і бактерій. Вертикальне землеробство відбувається в надзвичайно контрольованих умовах. Культури вирощують у закритому грунті, замість сонячного світла – зі світлодіодними лампами. Світлодіодні лампочки маленькі, довговічні, економічно вигідні та не випромінюють тепла. Коли сонце заходить наприкінці дня, ці вогні можуть світити стільки, скільки потрібно.
Фермер може регулювати денний і нічний ритм рослини, щоб оптимізувати зростання врожаю. Протягом дня рослини утворюють крохмаль у листі, який розщеплюється на цукор і транспортується до решти рослини вночі. Деяким рослинам для росту потрібно більше 12 годин світла на день, іншим – менше. Вертикальне землеробство дозволяє будь-якому типу рослин отримати кількість денного світла, необхідного для найкращого росту.
Зростання з різними кольорами світла
Кольори цих вогнів особливо важливі для оптимізації врожайності. Дослідники в основному зосереджувалися на впливі червоного, синього та зеленого світла на ріст рослин. Червоне світло дуже ефективне для фотосинтезу, але рослинам також потрібне синє світло, яке особливо корисно для виробництва хлорофілу. Деякий час дослідники намагалися зменшити використання зеленого світла, вважаючи, що воно не сприяє фотосинтезу.
Проте дослідження 2016 року, проведене Університетом штату Юта, показує, що зелене світло може стимулювати фотосинтез нижнього листя ефективніше, ніж червоне або синє світло. Фермер може використовувати різні комбінації кольорів, щоб підкреслити різні риси. За допомогою правильної комбінації фермер може вирощувати рослини, які є набагато поживнішими, ніж звичайне землеробство. Це може бути корисно, оскільки за останні десятиліття більшість рослин стали менш поживними. Іншу комбінацію можна використовувати для збільшення швидкості росту, щоб одночасно можна було виробляти більше їжі. З економічної точки зору це може бути бажаним, оскільки вертикальне землеробство залишається витратним.
Але є ще кілька причин, чому цей метод такий популярний. Для вертикального землеробства пестициди не потрібні. Виробники можуть вирощувати саме ту кількість врожаю, яку вони бажають, протягом встановленого періоду часу та певної якості, яку вибирають самі. Погодні та сезонні умови більше не впливають на виробництво. На меншій площі поверхні можна виростити більше їжі.
Сільське господарство без полів
Сьогодні вертикальне землеробство в основному має дві форми: гідропонну та аеропонну. За словами Лео Марселіса, обидві методики є чудовою альтернативою. У гідропоніці рослини ростуть на полицях з корінням у воді, наповненій поживними речовинами, а не в ґрунті. Вважається найпростішою з двох основних систем.
Nordic Harvest має експериментальну ферму поблизу Копенгагена, де вирощує різні види салатів, листову капусту та шпинат. Ферму оточують інші промислові комплекси. Це споруда розміром з футбольне поле. У 2023 році компанія хоче розширити ферму в Осло, а потім ферми в Скандинавії та Фінляндії.
За словами Рімана, поточні виробничі потужності Nordic Harvest вже помітні: «Ми виробляємо близько 1000 тонн овочів на рік. Ринок Данії становить близько 20,000 6,000 тонн на рік. XNUMX тонн вирощують традиційним способом, а решта імпортується». Овочі - це листова зелень. У міру розширення вертикального землеробства воно становитиме більший відсоток виробництва продуктів харчування. Інші компанії, які вирощують культури на вертикальних фермах, — Jones Food Company у Великобританії, Hydropousse у Франції та Robbes Lilla Trädgård у Фінляндії.
Культури, вирощені аеропонікою, мають коріння в повітрі. Індія Ленглі, дослідник харчових систем і керівник зв’язків із громадськістю компанії LettUs Grow, що займається обробкою домашніх тварин, пояснює, як це працює. «У вас є серія насадок з дуже маленькими отворами, за допомогою яких ви розпилюєте живильний розчин. Цей розчин наноситься на коріння вільно звисаючих культур».
Аеропоніка була розроблена в 1990-х роках, коли NASA шукало способи вирощування рослин у космосі. За даними Національного центру відповідних технологій США, аеропоніка є «безперечно найефективнішою системою розведення рослин для вертикальних ферм».
В аеропонній системі коріння мають легкий доступ до кисню. Швидкість росту рослини вдвічі більша, ніж у гідропонній системі, де рослина поглинає розчинений у воді кисень. Через свою складність вона ще не використовується так часто, як гідропоніка. Форсунки, які використовуються у виробництві, можуть легко забитися або зламатися. Але LettUs Grow знайшов вирішення проблеми.
«Ми повністю зняли спринклери. Туман утворюється на абсолютно плоскій поверхні, тому нічого не забивається або не зламається. Ми віримо, що це просте рішення дозволить нам розвинути аеропоніку в набагато більших масштабах», — каже Ленглі.
LettUs Grow виробляє системи вирощування, які поміщаються в транспортний контейнер. Ці контейнери мобільні і їх можна розмістити в будь-якому місці.
Спільне вирощування риби та рослин
Хоча гідропоніка та аеропоніка є двома важливими методами вертикального землеробства, вони не єдині. Використовуються й інші техніки. В Європі декілька компаній використовують метод аквапоніки. Подібно до гідропоніки, аквапонічні рослини вирощують з корінням у воді. Тільки ті коріння висять в акваріумі, де плавають і риби. Ці риби виробляють дуже поживні відходи, які рослини можуть використовувати знову.
Рослини поглинають поживні речовини і таким чином також очищають воду для риб. За словами Марселіса, у майбутньому аквапоніка становитиме лише невелику частину ринку вертикального землеробства. «Чудово те, що ви використовуєте відходи риб як їжу для рослин. Але будьте обережні та переконайтеся, що ви підтримуєте оптимальну систему рослин», — говорить він про техніку.
Нові види овочів
І Nordic Harvest, і LettUs Grow спочатку почали експериментувати з вирощуванням листової зелені, а потім перейшли на трави та мікрозелень. Потім йдуть помідори і полуниця. За словами Ленглі, кілька вертикальних ферм проходять однакові етапи розвитку. З поважних причин. Це делікатні, високоцінні культури, які широко використовуються та можуть покрити витрати виробництва. Вони також швидко ростуть і мають невеликий розмір, що означає, що можна вирощувати багато рослин одночасно.
У міру збільшення масштабів виробництва стає можливим вирощувати більшу різноманітність культур. Марселіс вважає, що через кілька років ми зможемо купувати нові сорти, які були спеціально розроблені для вертикального вирощування. Але розробка рецептів нових культур — це не синекура. Щоб виростити новий вид рослини, придатний для такого способу вирощування, потрібно 5-10 років.
Ідеальна рослина невелика з короткою кореневою системою, швидко росте, легко збирається і має високу врожайність. Окрім ростових якостей, «рецепт рослини» також має бути ретельно складений. «Найбільша проблема — відстежувати кожну змінну, яка впливає на рослину. Вам потрібні правильні поживні речовини, і ви повинні переконатися, що рослина має постійний доступ до поживних речовин під час росту», — каже Ріман.
Відносно дорогий
Але хоча будь-яку культуру теоретично можна вирощувати вертикально, цього не станеться в осяжному майбутньому. Масові культури, такі як пшениця та кукурудза, можна вирощувати набагато дешевше, використовуючи звичайні методи. «Я вважаю, що вертикальне землеробство зараз особливо підходить для свіжих продуктів. Технічно ми можемо вирощувати будь-яку культуру, включно з пшеницею. Але вертикальне землеробство також відносно дороге. Я вважаю, що вирощувати таку масову продукцію з відносно низькою вартістю наразі нереально. Навіть зараз ціни на пшеницю ростуть через війну в Україні», – каже Марселіс.
Тим не менш, у таких місцях, як Сінгапур і Об’єднані Арабські Емірати, куди імпортується близько 90 відсотків усіх продуктів харчування, вирощування недорогих сипучих продуктів таким чином може окупитися. З іншого боку, в Європі вертикальне вирощування пшениці може бути варіантом у довгостроковій перспективі, але точно не в найближчі п’ять років.
Високе споживання енергії
Хоча майбутнє для вертикального землеробства виглядає світлим, є одна велика проблема. Це потребує багато енергії і тому дуже дорого. Точне споживання енергії різниться від ферми до ферми, від системи до системи та залежить від місця розташування, сезону та врожаю. Наприклад, компанія в Греції використовує 2.87 кВт-год енергії взимку для виробництва одного кілограма салату, але лише 1.73 кВт-год влітку. Фінська iFarm підрахувала, що вирощування салату протягом 90 днів коштує 62.26 кВт/год на м2. Для полуниці – 117.10 кВт/год на м2.
Додаткове споживання енергії порівняно зі звичайними методами становить від 14 до 251 відсотка, залежно від того, де розташовані теплиця та вертикальна ферма.
Wageningen University & Research і Делфтський технологічний університет провели дослідження, у якому вони порівняли теплиці та вертикальні ферми, які в дослідженні називають рослинними фабриками. Це стосувалося теплиць і вертикальних ферм, розташованих відповідно в Нідерландах, Об'єднаних Арабських Еміратах і Швеції. Для останньої країни до порівняння були включені як теплиці зі штучним освітленням, так і без нього.
«Виробництво одного кілограма сухого салату потребує 247 кВт*год на фабриці порівняно з 70, 111, 182 і 211 кВт*год у теплицях у Нідерландах, Об’єднаних Арабських Еміратах і Швеції відповідно (з додатковим штучним газом і без нього). освітлення), — кажуть вчені в дослідженні.
У суворому кліматі різниця в споживанні енергії між двома методами вирощування зменшується. Вертикальні ферми можуть бути найбільш енергоефективним вибором у деяких екстремальних кліматичних умовах. Але навіть в арктичній північній частині Швеції та в пустельних умовах ОАЕ теплиці все ще можуть бути найрентабельнішим способом вирощування.
Оптимізувати
Вертикальні ферми можуть певною мірою подолати проблему високого споживання електроенергії шляхом оптимізації виробництва. Оптимально регулюючи світлодіодне освітлення та колір, ви можете впливати як на час вирощування, так і на якість врожаю. Витрати на виробництво ферми також можна зменшити, оскільки ферма стане більш автоматизованою. Роботи, які працюють цілодобово та без вихідних, щоб вносити поживні речовини в потрібний час, контролювати зростання врожаю та збирати врожай, коли рослина дозріла, можуть бути дорогими початковими інвестиціями.
Але з часом роботи компенсують витрати своєю безперервною роботою. Незважаючи на високий попит на енергію та нині обмежений асортимент досить дешевих для вирощування культур, вертикальне землеробство набуває популярності. Хоча це займе деякий час, перш ніж ви отримаєте полуницю з контейнера для вирощування у вашій місцевості.
Джерело: https://innovationorigins.com