Rolnictwo wertykalne rozprzestrzenia się w całej Europie i prowadzone są badania nad wszystkimi rodzajami nowych rodzajów upraw. Ale wciąż istnieją wyzwania do pokonania.
Puste budynki biurowe, w których rośliny mogą rosnąć ułożone jedna na drugiej, warstwa po warstwie. Lub w pojemniku w twojej okolicy, rolnictwo wertykalne oferuje wiele możliwości. Możesz uprawiać rośliny, gdzie tylko chcesz. Nie potrzebujesz do tego pól. Uprawa jest zrównoważona, wydajna iw pełni kontrolowana. Nie potrzebujesz żadnych pestycydów, nie ma emisji składników odżywczych, a zużycie wody wynosi tylko od 2 do 4 litrów na kilogram warzyw. Nadal istnieje duży problem: zużycie energii. Nadal ciężko nad tym pracujemy.
Rolnictwo wertykalne zyskuje na popularności w całej Europie. Szczególnie nadaje się do uprawy roślin na obszarach miejskich, gdzie przestrzeń jest na wagę złota. Może nawet zagwarantować bezpieczeństwo żywnościowe w krajach mniej przystosowanych do konwencjonalnego rolnictwa. Ale choć w niektórych krajach pierwsze plony są już w sprzedaży, to z pewnością minie jeszcze kilka lat, zanim produkty z farm wertykalnych masowo trafią na półki supermarketów.
Zmiana diety i zwiększone zapotrzebowanie
Wraz z hodowanym mięsem rolnictwo wertykalne jest często przedstawiane jako kluczowe rozwiązanie w walce z przyszłymi kryzysami żywnościowymi. Ale po co nam w ogóle farmy wertykalne? Dlaczego po prostu nie będziemy robić tego w staromodny sposób, tak jak robiliśmy to przez ostatnie 10,000 XNUMX lat?
Zapotrzebowanie na żywność rośnie z każdym rokiem. Według Organizacji Narodów Zjednoczonych światowa populacja wzrośnie do 9.7 miliarda ludzi w 2050 roku. Wszyscy ci ludzie potrzebują żywności. Jednak uprawa roślin w tradycyjny sposób staje się coraz większym problemem. Ze względu na zmiany klimatyczne zmieniają się warunki uprawy, przez co nie można już uprawiać niektórych roślin tam, gdzie było to kiedyś możliwe. Ekstremalne zjawiska pogodowe i silne burze każdego roku niszczą coraz więcej upraw. A w niektórych miejscach gleba jest mniej pożywna niż kiedyś.
Oprócz konieczności zaspokojenia przyszłego zapotrzebowania na świeżą żywność, nasze nawyki żywieniowe bardzo różnią się od tych sprzed stu lat. „Nie jemy już sezonowo. Zimą jemy importowane przez nas sałatki i jagody” – mówi prezes zarządu Nordic Harvest, największej w Europie farmy hydroponicznej, Anders Riemann.
Hodowcy w gospodarstwie pionowym noszą odzież ochronną, aby zapobiec przedostawaniu się niepożądanych bakterii do gospodarstwa. W ten sposób mogą uniknąć stosowania pestycydów.
Letnie zbiory z Arktyki
Pionowe farmy można budować niemal wszędzie. Co oznacza, że nie musisz już importować kiwi z Nowej Zelandii, ale możesz je uprawiać na takiej farmie we własnym regionie. Pozwala to zaoszczędzić dużą ilość emitowanego CO2.
Jak to działa?
„Dla mnie pełna kontrola jest wielką zaletą rolnictwa wertykalnego. Możemy naprawdę zoptymalizować proces i dokładnie wiedzieć, jak bardzo chcemy rosnąć i jakiej jakości” – mówi Leo Marcelis, profesor ogrodnictwa i fizjologii produktów na Wageningen University & Research.
Od zaopatrzenia w wodę po światło dzienne, temperaturę i dostęp do minerałów i bakterii. Rolnictwo wertykalne odbywa się w ekstremalnie kontrolowanych warunkach. Uprawy są uprawiane w pomieszczeniach, z oświetleniem LED zamiast światła słonecznego. Żarówki LED są małe, trwałe, ekonomiczne i nie emitują ciepła. Gdy słońce zachodzi pod koniec dnia, te światła mogą świecić tak długo, jak to konieczne.
Rolnik może manipulować rytmem dnia i nocy rośliny, aby zoptymalizować plony. W ciągu dnia rośliny tworzą w liściach skrobię, która jest rozkładana na cukier i transportowana do reszty rośliny w nocy. Niektóre rośliny potrzebują więcej niż 12 godzin światła dziennie, aby rosnąć, inne potrzebują mniej. Uprawa pionowa pozwala każdemu rodzajowi rośliny uzyskać ilość światła dziennego potrzebną do najlepszego wzrostu.
Wzrost z różnymi kolorami światła
Kolory tych świateł są szczególnie ważne dla optymalizacji plonów. Naukowcy skupili się głównie na wpływie światła czerwonego, niebieskiego i zielonego na wzrost roślin. Światło czerwone jest bardzo wydajne w fotosyntezie, ale rośliny potrzebują również światła niebieskiego, które jest szczególnie przydatne do produkcji chlorofilu. Przez pewien czas naukowcy starali się ograniczyć użycie zielonego światła, uważając, że nie przyczynia się ono do fotosyntezy.
Jednak badanie przeprowadzone w 2016 r. przez Utah State University pokazuje, że zielone światło może skuteczniej napędzać fotosyntezę dolnych liści niż światło czerwone lub niebieskie. Rolnik może stosować różne kombinacje kolorów, aby podkreślić różne cechy. Dzięki odpowiedniej kombinacji rolnik może uprawiać rośliny, które są znacznie bardziej odżywcze niż konwencjonalne rolnictwo. Może to być przydatne, ponieważ większość roślin stała się mniej odżywcza w ostatnich dziesięcioleciach. Inną kombinację można zastosować do zwiększenia tempa wzrostu, aby można było wyprodukować więcej żywności w jednym czasie. Z ekonomicznego punktu widzenia mogłoby to być pożądane, ponieważ rolnictwo wertykalne pozostaje kosztowne.
Ale jest więcej powodów, dla których ta metoda jest tak popularna. Rolnictwo wertykalne nie wymaga stosowania pestycydów. Hodowcy mogą uprawiać dokładnie tyle plonów, ile chcą, w określonych ramach czasowych i o wybranej przez siebie jakości. Warunki pogodowe lub sezonowe nie wpływają już na produkcję. Na mniejszej powierzchni można wyhodować więcej żywności.
Rolnictwo bez pól
Obecnie rolnictwo wertykalne występuje głównie w dwóch formach: hydroponicznej i aeroponicznej. Według Leo Marcelisa obie techniki są doskonałymi alternatywami. W hydroponice rośliny rosną na półkach z korzeniami w wodzie wypełnionej składnikami odżywczymi zamiast w glebie. Jest uważany za najłatwiejszy z dwóch głównych systemów.
Nordic Harvest ma eksperymentalną farmę w pobliżu Kopenhagi, gdzie uprawia różne rodzaje sałatek, jarmużu i szpinaku. Gospodarstwo otoczone jest innymi kompleksami przemysłowymi. To budynek wielkości boiska piłkarskiego. W 2023 roku firma chce rozszerzyć działalność o farmę w Oslo, a następnie farmy w Skandynawii i Finlandii.
Zdaniem Riemanna obecne moce produkcyjne Nordic Harvest są już zauważalne: „Rocznie produkujemy około 1000 ton warzyw. Rynek duński obejmuje około 20,000 6,000 ton rocznie. XNUMX ton uprawia się konwencjonalnie, a resztę importuje”. Warzywa to warzywa liściaste. W miarę rozwoju rolnictwa pionowego będzie ono stanowić większy procent produkcji żywności. Inne firmy uprawiające rośliny w gospodarstwach wertykalnych to Jones Food Company w Wielkiej Brytanii, Hydropousse we Francji i Robbes Lilla Trädgård w Finlandii.
Uprawy uprawiane aeroponicznie mają swoje korzenie w powietrzu. India Langley, badacz systemów żywnościowych i kierownik ds. PR w firmie LettUs Grow, dostawcy technologii uprawy w pomieszczeniach, wyjaśnia, jak to działa. „Masz serię dysz z bardzo małymi otworami, za pomocą których rozpylasz pożywkę. To rozwiązanie jest stosowane do korzeni upraw wolnowiszących.”
Aeroponika została opracowana w latach 1990., kiedy NASA szukała sposobów na hodowlę roślin w kosmosie. Według amerykańskiego National Center for Appropriate Technology aeroponika jest „zdecydowanie najbardziej wydajnym systemem hodowli roślin w gospodarstwach wertykalnych”.
W systemie aeroponicznym korzenie mają łatwy dostęp do tlenu. Tempo wzrostu rośliny jest nawet dwukrotnie większe niż w systemie hydroponicznym, w którym roślina absorbowałaby tlen rozpuszczony w wodzie. Nadal nie jest używany tak często jak hydroponika ze względu na swoją złożoność. Dysze używane w produkcji mogą łatwo się zatkać lub pęknąć. Ale LettUs Grow znalazł rozwiązanie tego problemu.
„Całkowicie usunęliśmy zraszacze. Mgiełka jest generowana na całkowicie płaskiej powierzchni, więc nie ma nic, co mogłoby się zatykać lub pękać. Wierzymy, że to proste rozwiązanie pozwoli nam przenieść aeroponikę na znacznie większą skalę” – mówi Langley.
LettUs Grow produkuje systemy uprawowe, które mieszczą się w kontenerze wysyłkowym. Kontenery te są mobilne i można je ustawić w dowolnym miejscu.
Wspólna hodowla ryb i roślin
Chociaż hydroponika i aeroponika to dwie ważne techniki w rolnictwie pionowym, nie są one jedyne. Stosowane są również inne techniki. W Europie kilka firm stosuje metodę hodowli akwaponicznej. Podobnie jak hydroponika, rośliny akwaponiczne są uprawiane z korzeniami w wodzie. Tylko te korzenie wiszą w zbiorniku, w którym pływają również ryby. Ryby te wytwarzają bardzo pożywne odpady, które rośliny mogą ponownie wykorzystać.
Rośliny absorbują składniki odżywcze, a tym samym oczyszczają wodę dla ryb. Według Marcelisa akwaponika będzie w przyszłości stanowić tylko niewielką część rynku rolnictwa wertykalnego. „Wspaniałe jest to, że wykorzystujesz odpady z ryb jako pokarm dla roślin. Ale bądź ostrożny i upewnij się, że system roślinny jest optymalny” – mówi o tej technice.
Nowe rodzaje warzyw
Zarówno Nordic Harvest, jak i LettUs Grow najpierw zaczęły eksperymentować z uprawą liściastych warzyw, zanim przestawiły się na zioła i mikrogreeny. Następnie podążaj za pomidorami i truskawkami. Według Langleya wiele gospodarstw wertykalnych przechodzi te same etapy rozwoju. Z dobrych powodów. Są to delikatne, wysokowartościowe uprawy, które są szeroko stosowane i mogą pokryć koszty produkcji. Szybko rosną i są niewielkich rozmiarów, co oznacza, że można uprawiać wiele roślin jednocześnie.
Wraz ze wzrostem skali produkcji możliwe staje się uprawianie szerszej gamy upraw. Marcelis uważa, że za kilka lat być może uda nam się kupić nowe odmiany, które zostały opracowane specjalnie do uprawy pionowej. Ale opracowywanie nowych receptur upraw nie jest synekurą. Wyhodowanie nowego rodzaju rośliny, która nadaje się do tej metody uprawy, zajmuje 5-10 lat.
Idealna roślina jest mała z krótkim systemem korzeniowym, szybko rośnie, jest łatwa w zbiorze i daje wysoki plon. Oprócz właściwości wzrostowych, „receptura roślin” musi być również starannie skomponowana. „Największym wyzwaniem jest śledzenie każdej zmiennej, która ma wpływ na zakład. Potrzebujesz odpowiednich składników odżywczych i musisz upewnić się, że roślina ma ciągły dostęp do składników odżywczych podczas wzrostu”, mówi Riemann.
Stosunkowo drogi
Ale chociaż teoretycznie każdą uprawę można uprawiać pionowo, nie stanie się to w dającej się przewidzieć przyszłości. Uprawy luzem, takie jak pszenica i kukurydza, można uprawiać znacznie taniej przy użyciu zwykłych metod. „Myślę, że rolnictwo wertykalne jest obecnie szczególnie odpowiednie dla świeżych produktów. Technicznie rzecz biorąc, możemy uprawiać każdą roślinę, w tym pszenicę. Ale rolnictwo wertykalne jest również stosunkowo drogie. Myślę, że uprawa tego rodzaju produktu masowego o stosunkowo niskiej wartości nie jest obecnie realistyczna. Nawet teraz ceny pszenicy rosną z powodu wojny na Ukrainie” – mówi Marcelis.
Mimo to w miejscach takich jak Singapur i kraje takie jak Zjednoczone Emiraty Arabskie, gdzie około 90 procent całej żywności pochodzi z importu, uprawa w ten sposób produktów masowych o niskiej wartości może się opłacić. Z drugiej strony w Europie pionowa uprawa pszenicy może być opcją na dłuższą metę, ale z pewnością nie w ciągu najbliższych pięciu lat.
Wysokie zużycie energii
Chociaż przyszłość rolnictwa wertykalnego rysuje się w jasnych barwach, istnieje jeden duży problem. Wymaga to dużo energii i dlatego jest bardzo drogie. Dokładne zużycie energii różni się w zależności od gospodarstwa, systemu i zależy od lokalizacji, pory roku i upraw. Na przykład firma w Grecji zużywa zimą 2.87 kWh energii do wyprodukowania kilograma sałaty, a latem tylko 1.73 kWh. Fiński iFarm wyliczył, że uprawa sałaty przez 90 dni kosztuje 62.26 kWh na m2. Dla truskawek to 117.10 kWh na m2.
Dodatkowe zużycie energii w porównaniu ze zwykłymi metodami wynosi od 14 do 251 procent, w zależności od lokalizacji szklarni i pionowej farmy.
Wageningen University & Research i Delft University of Technology przeprowadziły badanie, w którym porównały szklarnie i pionowe farmy, określane w badaniu jako fabryki roślin. Dotyczyło to szklarni i gospodarstw wertykalnych zlokalizowanych odpowiednio w Holandii, Zjednoczonych Emiratach Arabskich i Szwecji. W przypadku tego ostatniego kraju porównanie obejmowało zarówno szklarnie ze sztucznym oświetleniem, jak i bez.
„Wyprodukowanie jednego kilograma suchej masy sałaty wymaga nakładu 247 kWhe w fabryce roślin, w porównaniu do 70, 111, 182 i 211 kWhe w szklarniach odpowiednio w Holandii, Zjednoczonych Emiratach Arabskich i Szwecji (z dodatkowym sztucznym oświetlenie)” – mówią naukowcy biorący udział w badaniu.
W surowym klimacie różnica w zużyciu energii między dwiema metodami uprawy maleje. Farmy pionowe mogą być najbardziej energooszczędnym wyborem w niektórych ekstremalnych klimatach. Ale nawet na arktycznej północy Szwecji iw pustynnych warunkach Zjednoczonych Emiratów Arabskich szklarnie mogą nadal być najbardziej opłacalnym sposobem uprawy.
Optymalizacja
Farmy wertykalne mogą w pewnym stopniu przezwyciężyć problem wysokiego zużycia energii elektrycznej poprzez optymalizację produkcji. Optymalnie dobierając oświetlenie LED i jego barwę, można wpływać zarówno na czas wegetacji, jak i na jakość plonu. Koszty produkcji rolnej można również obniżyć, ponieważ gospodarstwo staje się bardziej zautomatyzowane. Roboty, które pracują 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, aby stosować składniki odżywcze we właściwym czasie, monitorować wzrost plonów i zbiory, gdy roślina jest dojrzała, mogą być kosztowną początkową inwestycją.
Ale z biegiem czasu roboty nadrabiają koszty ciągłą pracą. Pomimo dużego zapotrzebowania na energię i obecnie ograniczonego asortymentu upraw, które są wystarczająco tanie w uprawie, rolnictwo wertykalne zyskuje na popularności. Chociaż minie trochę czasu, zanim otrzymasz truskawki z pojemnika uprawowego w Twojej okolicy.
Źródło: https://innovationorigins.com