Вертикалното земеделие се разпространява в цяла Европа и се правят изследвания на всякакви нови видове култури. Но все още има предизвикателства за преодоляване.
Празни офис сгради, където културите могат да растат, подредени една върху друга, слой след слой. Или в контейнер във вашия квартал, вертикалното земеделие предлага много възможности. Можете да отглеждате култури, където пожелаете. Нямате нужда от полета за това. Отглеждането е устойчиво, ефективно и напълно контролирано. Нямате нужда от пестициди, няма емисии на хранителни вещества и консумацията на вода е само между 2 и 4 литра на килограм зеленчуци. Все още има голям проблем: консумацията на енергия. Все още работим усилено върху това.
Вертикалното земеделие е във възход в цяла Европа. Той е особено подходящ за отглеждане на култури в градски райони, където пространството е на първо място. Той дори може да гарантира продоволствена сигурност в страни, които са по-малко адаптирани към конвенционалното земеделие. Но въпреки че първите култури вече са в продажба в някои страни, със сигурност ще минат няколко години, преди продуктите от вертикални ферми да достигнат масово до рафтовете на супермаркетите.
Промяна на диетата и повишено търсене
Наред с култивираното месо, вертикалното отглеждане често се представя като ключово решение за борба с бъдещи хранителни кризи. Но защо все пак имаме нужда от вертикални ферми? Защо просто не продължим да го правим по старомодния начин, както сме правили през последните 10,000 XNUMX години?
Търсенето на храна се увеличава всяка година. Според ООН световното население ще нарасне до 9.7 милиарда души през 2050 г. Всички тези хора се нуждаят от храна. Но отглеждането на културите по традиционния начин става все по-голям проблем. Поради изменението на климата условията за отглеждане се променят, така че вече не можете да отглеждате някои култури там, където сте можели преди. Екстремните метеорологични явления и силните бури унищожават повече реколта всяка година. И на някои места почвата е по-малко хранителна, отколкото е била.
Освен че трябва да отговорим на бъдещото търсене на прясна храна, нашите хранителни навици също са много различни от преди век. „Вече не ядем сезонно. През зимата ядем салати и горски плодове, които внасяме“, казва изпълнителният директор Андерс Риман от Nordic Harvest, най-голямата хидропонна ферма в Европа.
Производителите във вертикална ферма носят защитно облекло, за да предотвратят навлизането на нежелани бактерии във фермата. По този начин те могат да избегнат използването на пестициди.
Лятна реколта от Арктика
Вертикалните ферми могат да бъдат построени почти навсякъде. Което означава, че вече не е нужно да внасяте киви от Нова Зеландия, а можете да ги отглеждате в такава ферма във вашия регион. Това спестява голямо количество емитиран CO2.
Как работи?
„За мен пълният контрол е голямото предимство на вертикалното земеделие. Ние наистина можем да оптимизираме процеса и да знаем точно колко искаме да отглеждаме и с какво качество“, казва Лео Марселис, професор по градинарство и физиология на продуктите в Wageningen University & Research.
От водоснабдяване до дневна светлина, температура и достъп до минерали и бактерии. Вертикалното земеделие се извършва при изключително контролирани условия. Културите се отглеждат на закрито, с LED светлини вместо слънчева светлина. LED крушките са малки, издръжливи, рентабилни и не излъчват топлина. Когато слънцето залезе в края на деня, тези светлини могат да светят толкова дълго, колкото е необходимо.
Фермерът може да манипулира дневния и нощния ритъм на растението, за да оптимизира растежа на добива. През деня растенията образуват нишесте в листата, което се разгражда до захар и се транспортира до останалата част от растението през нощта. Някои растения се нуждаят от повече от 12 часа светлина на ден, за да растат, други се нуждаят от по-малко. Вертикалното земеделие позволява на всеки вид растение да получи необходимото количество дневна светлина, за да расте по най-добрия начин.
Растеж с различни цветове на светлината
Цветовете на тези светлини са особено важни за оптимизиране на добива на растеж. Изследователите са се съсредоточили основно върху ефекта на червената, синята и зелената светлина върху растежа на растенията. Червената светлина е много ефективна за фотосинтезата, но растенията също се нуждаят от синя светлина, която е особено полезна за производството на хлорофил. Известно време изследователите се опитваха да намалят използването на зелена светлина, вярвайки, че тя не допринася за фотосинтезата.
Въпреки това, проучване от 2016 г. от държавния университет на Юта показва, че зелената светлина може да задвижи фотосинтезата до по-ниски листа по-ефективно, отколкото червената или синята светлина. Фермерът може да използва различни цветови комбинации, за да подчертае различни черти. С правилната комбинация фермерът може да отглежда растения, които са много по-хранителни от конвенционалното земеделие. Това може да бъде полезно, тъй като повечето растения са станали по-малко хранителни през последните десетилетия. Друга комбинация може да се използва за увеличаване на скоростта на растеж, така че повече храна да може да се произвежда наведнъж. От икономическа гледна точка това може да е желателно, тъй като вертикалното земеделие остава разходно интензивно.
Но има още причини, поради които този метод е толкова популярен. Вертикалното земеделие не изисква пестициди. Производителите могат да отглеждат точно толкова култури, колкото искат, в рамките на определен период от време и със специфично качество, избрано от тях. Времето или сезонните условия вече не влияят на производството. Повече храна може да се отглежда на по-малка площ.
Земеделие без ниви
Вертикалното земеделие днес се предлага главно в две форми: хидропонна и аеропонна. Според Лео Марселис и двете техники са отлични алтернативи. В хидропониката растенията растат на рафтове с корени във вода, пълна с хранителни вещества, вместо в почва. Счита се за най-лесната от двете основни системи.
Nordic Harvest има експериментална ферма близо до Копенхаген, където отглежда различни видове салати, зеле и спанак. Фермата е заобиколена от други индустриални комплекси. Това е сграда с размерите на футболно игрище. През 2023 г. компанията иска да се разшири с ферма в Осло, последвана от ферми в Скандинавия и Финландия.
Според Риман сегашният производствен капацитет на Nordic Harvest вече е забележим: „Ние произвеждаме около 1000 тона зеленчуци годишно. Датският пазар се състои от около 20,000 6,000 тона годишно. XNUMX тона се отглеждат конвенционално, а останалите се внасят.“ Зеленчуците са зеленолистни. Тъй като вертикалното земеделие се разширява, то ще съставлява по-голям процент от производството на храни. Други компании, отглеждащи култури във вертикални ферми, са Jones Food Company във Великобритания, Hydropousse във Франция и Robbes Lilla Trädgård във Финландия.
Културите, отглеждани по аеропоника, имат своите корени във въздуха. Индия Лангли, изследовател на хранителните системи и водещ PR в доставчика на технологии за земеделие на закрито LettUs Grow, обяснява как работи. „Имате серия от дюзи с много малки отвори, с които пулверизирате хранителния разтвор. Това решение се прилага към корените на свободно висящите култури.
Аеропониката е разработена през 1990-те години, когато НАСА търси начини за отглеждане на растения в космоса. Според Националния център за подходящи технологии на САЩ, аеропониката е „най-ефективната система за отглеждане на растения за вертикални ферми“.
В една аеропонна система корените имат лесен достъп до кислород. Скоростта на растеж на растението е до два пъти по-висока от тази на хидропонна система, при която растението би абсорбирало разтворения във водата кислород. Все още не се използва толкова много, колкото хидропониката, поради своята сложност. Дюзите, използвани в производството, могат лесно да се запушат или счупят. Но LettUs Grow намери решение на проблема.
„Премахнахме напълно пръскачките. Мъглата се генерира върху напълно равна повърхност, така че няма какво да се запуши или счупи. Вярваме, че това просто решение ще ни позволи да пренесем аеропониката в много по-голям мащаб“, казва Лангли.
LettUs Grow произвежда системи за отглеждане, които се побират в транспортен контейнер. Тези контейнери са мобилни и могат да се поставят навсякъде, където има място.
Отглеждане на риба и растения заедно
Въпреки че хидропониката и аеропониката са две важни техники във вертикалното земеделие, те не са единствените. Използват се и други техники. В Европа няколко компании използват метода на аквапонично размножаване. Подобно на хидропониката, аквапоничните растения се отглеждат с корени във вода. Само тези корени висят в аквариум, където плуват и риби. Тези риби произвеждат много хранителни отпадъчни продукти, които растенията могат да използват отново.
Растенията абсорбират хранителните вещества и по този начин пречистват водата за рибите. Според Марселис аквапониката ще съставлява само малка част от пазара на вертикално земеделие в бъдеще. „Страхотното е, че използвате отпадъците от рибите като храна за растенията. Но бъдете внимателни и се уверете, че поддържате системата на растенията оптимална“, казва той за техниката.
Нови видове зеленчуци
И Nordic Harvest, и LettUs Grow първо започнаха да експериментират с отглеждане на листни зеленчуци, преди да преминат към билки и микрозелени растения. След това следват домати и ягоди. Според Langley множество вертикални ферми следват едни и същи етапи на развитие. По основателни причини. Те са деликатни култури с висока стойност, които се използват широко и могат да покрият производствените разходи. Те също растат бързо и са малки по размер, което означава, че могат да се отглеждат много растения наведнъж.
С нарастването на мащаба на производството става възможно отглеждането на по-голямо разнообразие от култури. Марселис смята, че след няколко години може да успеем да закупим нови сортове, които са специално разработени за вертикално отглеждане. Но разработването на рецепти за нови култури не е синекура. Отглеждането на нов вид растение, подходящо за този метод на отглеждане, отнема 5-10 години.
Идеалното растение е малко с къса коренова система, расте бързо, лесно се прибира и има висок добив. В допълнение към качествата за растеж, „растителната рецепта“ също трябва да бъде внимателно съставена. „Най-голямото предизвикателство е да следите всяка променлива, която засяга растението. Нуждаете се от правилните хранителни вещества и трябва да сте сигурни, че растението има непрекъснат достъп до хранителните вещества по време на растеж“, казва Риман.
Относително скъпо
Но въпреки че теоретично всяка култура може да се отглежда вертикално, това няма да се случи в обозримо бъдеще. Масовите култури като пшеница и царевица могат да се отглеждат много по-евтино, като се използват обикновени методи. „Мисля, че вертикалното земеделие в момента е особено подходящо за пресни продукти. Технически можем да отглеждаме всякакви култури, включително пшеница. Но вертикалното земеделие също е относително скъпо. Мисля, че отглеждането на този вид масов продукт със сравнително ниска стойност не е реалистично в момента. Дори сега цените на пшеницата се покачват заради войната в Украйна“, казва Марселис.
Все пак на места като Сингапур и страни като Обединените арабски емирства, където около 90 процента от всички храни се внасят, отглеждането на насипни продукти с ниска стойност по този начин може да се изплати. В Европа, от друга страна, вертикалното отглеждане на пшеница може да бъде опция в дългосрочен план, но със сигурност не през следващите пет години.
Висока консумация на енергия
Въпреки че бъдещето изглежда светло за вертикалното земеделие, има един голям проблем. Това изисква много енергия и следователно е много скъпо. Точната консумация на енергия варира от ферма до ферма, от система до система и зависи от местоположението, сезона и културата. Например компания в Гърция използва 2.87 kWh енергия през зимата, за да произведе един килограм маруля, но само 1.73 kWh през лятото. Финландският iFarm изчисли, че отглеждането на тяхната маруля за 90 дни струва 62.26 kWh на m2. За ягодите това е 117.10 kWh на m2.
Допълнителната консумация на енергия в сравнение с обикновените методи е между 14 и 251 процента, в зависимост от това къде се намират оранжерията и вертикалната ферма.
Wageningen University & Research и Delft University of Technology проведоха проучване, в което сравниха оранжерии и вертикални ферми, наричани в проучването фабрики за растения. Това се отнася за оранжерии и вертикални ферми, разположени съответно в Холандия, Обединените арабски емирства и Швеция. За последната страна в сравнението бяха включени както оранжерии със, така и без изкуствена светлина.
„Производството на един килограм суха маруля изисква влагане на 247 kWhe във фабрика за растения, в сравнение със 70, 111, 182 и 211 kWhe в оранжерии съответно в Холандия, Обединените арабски емирства и Швеция (със и без допълнителни изкуствени осветление),” казват учените в изследването.
При суров климат разликата в потреблението на енергия между двата метода на отглеждане намалява. Вертикалните ферми може да са най-енергийно ефективният избор в някои екстремни климатични условия. Но дори в арктическия север на Швеция и в пустинните условия на ОАЕ, оранжериите все още може да са най-рентабилният начин за отглеждане.
Оптимизирам
Вертикалните ферми могат до известна степен да преодолеят проблема с високото потребление на електроенергия чрез оптимизиране на производството. Чрез оптимално регулиране на LED осветлението и цвета можете да повлияете както на времето за отглеждане, така и на качеството на реколтата. Производствените разходи във фермата също могат да бъдат намалени, тъй като фермата стане по-автоматизирана. Роботи, които работят 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, за да прилагат хранителни вещества в точното време, да наблюдават растежа на добива и да прибират реколтата, когато растението е зряло, могат да бъдат скъпа първоначална инвестиция.
Но с течение на времето роботите компенсират разходите чрез непрекъснатата си работа. Въпреки голямото търсене на енергия и ограничената в момента гама от култури, които са достатъчно евтини за отглеждане, вертикалното земеделие набира популярност. Въпреки че ще отнеме известно време, преди да вземете и вашите ягоди от контейнера за отглеждане във вашия район.
Източник: https://innovationorigins.com