Вертыкальнае земляробства распаўсюджваецца па ўсёй Еўропе, і праводзяцца даследаванні ўсіх відаў новых відаў сельскагаспадарчых культур. Але ёсць яшчэ праблемы, якія трэба пераадолець.
Пустыя офісныя будынкі, дзе ўраджай можа расці, накладзены адзін на аднаго, пласт за пластом. Або ў кантэйнеры па суседстве, вертыкальнае земляробства прапануе шмат магчымасцей. Вы можаце вырошчваць ураджай, дзе хочаце. Вам не патрэбныя палі для гэтага. Вырошчванне ўстойлівае, эфектыўнае і цалкам кантраляванае. Вам не патрэбны пестыцыды, няма выкідаў пажыўных рэчываў, а расход вады складае ад 2 да 4 літраў на кілаграм гародніны. Застаецца вялікая праблема: спажыванне энергіі. Мы ўсё яшчэ ўпарта працуем над гэтым.
Вертыкальнае земляробства знаходзіцца на ўздыме па ўсёй Еўропе. Ён асабліва падыходзіць для вырошчвання сельскагаспадарчых культур у гарадскіх раёнах, дзе мала месца. Гэта нават можа гарантаваць харчовую бяспеку ў краінах, менш прыстасаваных да традыцыйнай сельскай гаспадаркі. Але хаця ў некаторых краінах першыя ўраджаі ўжо прадаюцца, напэўна пройдзе некалькі гадоў, перш чым прадукты з вертыкальных ферм масава патрапяць на паліцы супермаркетаў.
Змена дыеты і павышэнне попыту
Разам з вырошчваннем мяса вертыкальнае фермерства часта прадстаўляецца як ключавое рашэнне для барацьбы з будучымі харчовымі крызісамі. Але навошта нам наогул вертыкальныя фермы? Чаму б нам проста не працягваць рабіць гэта па-старому, як мы рабілі апошнія 10,000 XNUMX гадоў?
Попыт на прадукты харчавання расце з кожным годам. Па дадзеных ААН, у 9.7 годзе насельніцтва свету вырасце да 2050 мільярда чалавек. Усім гэтым людзям патрэбна ежа. Але вырошчванне сельскагаспадарчых культур традыцыйным спосабам становіцца ўсё большай праблемай. З-за змены клімату змяняюцца ўмовы вырошчвання, так што вы больш не можаце вырошчваць некаторыя культуры там, дзе маглі раней. Экстрэмальныя пагодныя з'явы і моцныя штормы штогод знішчаюць усё больш ураджаю. А ў некаторых месцах глеба менш пажыўная, чым была раней.
Нашы харчовыя звычкі не толькі павінны задаволіць будучы попыт на свежую ежу, але і моцна адрозніваюцца ад таго, што было стагоддзе таму. «Мы больш не харчуемся сезонна. Узімку мы ямо салаты і ягады, якія імпартуем», — кажа генеральны дырэктар Nordic Harvest, найбуйнейшай у Еўропе гідрапоннай фермы, Андэрс Рыман.
Вытворцы на вертыкальнай ферме носяць ахоўную вопратку, каб прадухіліць трапленне непажаданых бактэрый на ферму. Такім чынам яны могуць пазбегнуць выкарыстання пестыцыдаў.
Летні ўраджай з Арктыкі
Вертыкальныя фермы можна будаваць практычна ўсюды. Гэта азначае, што вам больш не трэба імпартаваць ківі з Новай Зеландыі, але вы можаце вырасціць іх на такой ферме ў сваім рэгіёне. Гэта эканоміць вялікую колькасць выкідаў CO2.
Як гэта працуе?
«Для мяне поўны кантроль з'яўляецца вялікай перавагай вертыкальнага земляробства. Мы сапраўды можам аптымізаваць працэс і дакладна ведаць, колькі мы хочам вырошчваць і якой якасці», — кажа Леа Марцэліс, прафесар садаводства і фізіялогіі прадукту з Універсітэта і даследаванняў Вагенінгена.
Ад падачы вады да дзённага святла, тэмпературы і доступу да мінералаў і бактэрый. Вертыкальнае земляробства адбываецца ў вельмі кантраляваных умовах. Культуры вырошчваюць у памяшканні, замест сонечнага святла са святлодыёдамі. Святлодыёдныя лямпачкі невялікія, трывалыя, эканамічна эфектыўныя і не вылучаюць цяпла. Калі сонца заходзіць у канцы дня, гэтыя агні могуць свяціць колькі заўгодна доўга.
Фермер можа маніпуляваць дзённым і начным рытмам расліны, каб аптымізаваць рост ураджаю. На працягу дня расліны ўтвараюць крухмал у лісці, які расшчапляецца на цукар і транспартуецца ў астатнюю частку расліны ўначы. Некаторым раслінам для росту патрабуецца больш за 12 гадзін святла ў дзень, іншым - менш. Вертыкальнае земляробства дазваляе любому тыпу раслін атрымліваць колькасць дзённага святла, неабходнае для лепшага росту.
Рост з рознымі колерамі святла
Колеры гэтых агнёў асабліва важныя для аптымізацыі ўраджаю росту. Даследчыкі ў асноўным сканцэнтраваны на ўплыве чырвонага, сіняга і зялёнага святла на рост раслін. Чырвонае святло вельмі эфектыўна для фотасінтэзу, але раслінам таксама патрэбна трохі сіняга святла, якое асабліва карысна для вытворчасці хларафіла. Некаторы час даследчыкі імкнуліся скараціць выкарыстанне зялёнага святла, мяркуючы, што яно не спрыяе фотасінтэзу.
Аднак даследаванне 2016 года, праведзенае ў Універсітэце штата Юта, паказала, што зялёнае святло можа стымуляваць фотасінтэз ніжняга лісця больш эфектыўна, чым чырвонае ці сіняе святло. Фермер можа выкарыстоўваць розныя каляровыя камбінацыі, каб падкрэсліць розныя рысы. Пры правільным спалучэнні фермер можа вырошчваць расліны, якія значна больш пажыўныя, чым звычайнае земляробства. Гэта можа быць карысна, бо большасць раслін за апошнія дзесяцігоддзі сталі менш пажыўнымі. Іншая камбінацыя можа быць выкарыстана для павелічэння хуткасці росту, каб адначасова можна было вырабляць больш ежы. З эканамічнага пункту гледжання гэта было б пажадана, бо вертыкальнае земляробства застаецца затратным.
Але ёсць яшчэ некалькі прычын, чаму гэты метад так папулярны. Вертыкальнае земляробства не патрабуе пестыцыдаў. Вытворцы могуць вырасціць менавіта такую колькасць ураджаю, якую яны хочуць, у вызначаныя тэрміны і пэўнай якасці, якую выбіраюць самі. Надвор'е або сезонныя ўмовы больш не ўплываюць на вытворчасць. Больш ежы можна вырасціць на меншай плошчы.
Сельская гаспадарка без палёў
Вертыкальнае земляробства сёння ў асноўным бывае двух формаў: гідрапоннае і аэрапоннае. На думку Леа Марцэліса, абедзве методыкі з'яўляюцца выдатнай альтэрнатывай. У гідрапоніцы расліны растуць на паліцах з каранямі ў напоўненай пажыўнымі рэчывамі вадзе замест глебы. Яна лічыцца самай лёгкай з двух асноўных сістэм.
Nordic Harvest мае эксперыментальную ферму недалёка ад Капенгагена, дзе вырошчвае розныя віды салат, капусту і шпінат. Ферму атачаюць іншыя прамысловыя комплексы. Гэта будынак памерам з футбольнае поле. У 2023 годзе кампанія хоча пашырыць ферму ў Осла, а затым фермы ў Скандынавіі і Фінляндыі.
Па словах Рымана, цяперашнія вытворчыя магутнасці Nordic Harvest ужо прыкметныя: «Мы вырабляем каля 1000 тон гародніны ў год. Дацкі рынак складае каля 20,000 6,000 тон у год. XNUMX тысяч тон вырошчваецца традыцыйным спосабам, астатняе завозіцца». Гародніна - ліставая зеляніна. Па меры пашырэння вертыкальнага земляробства яно будзе складаць большы працэнт вытворчасці прадуктаў харчавання. Іншыя кампаніі, якія вырошчваюць сельскагаспадарчыя культуры на вертыкальных фермах, - Jones Food Company у Вялікабрытаніі, Hydropousse у Францыі і Robbes Lilla Trädgård у Фінляндыі.
Культуры, выгадаваныя аэрапонікай, пускаюць карані ў паветра. Індыя Лэнглі, даследчык харчовых сістэм і лідэр па сувязях з грамадскасцю кампаніі LettUs Grow, якая займаецца вырошчваннем у закрытых памяшканнях, тлумачыць, як гэта працуе. «У вас ёсць шэраг асадак з вельмі маленькімі адтулінамі, з дапамогай якіх вы распыляеце пажыўны раствор. Гэты раствор наносіцца на карані свабодна звісаючых культур».
Аэрапоніка была распрацавана ў 1990-х гадах, калі НАСА шукала спосабы вырошчвання раслін у космасе. Па дадзеных Нацыянальнага цэнтра адпаведных тэхналогій ЗША, аэрапоніка з'яўляецца «на сённяшні дзень самай эфектыўнай сістэмай селекцыі раслін для вертыкальных ферм».
У аэропонной сістэме карані маюць лёгкі доступ да кіслароду. Хуткасць росту расліны ўдвая большая, чым у гідрапоннай сістэме, калі расліна паглынае раствораны ў вадзе кісларод. Ён да гэтага часу не выкарыстоўваецца так шмат, як гідрапоніка, з-за сваёй складанасці. Фарсункі, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці, могуць лёгка забіцца або зламацца. Але LettUs Grow знайшоў рашэнне праблемы.
«Мы цалкам знялі распырсквальнікі. Туман утвараецца на цалкам роўнай паверхні, таму нічога не забіваецца і не зламаецца. Мы лічым, што гэта простае рашэнне дазволіць нам вывесці аэрапоніку ў значна большым маштабе», — кажа Лэнглі.
LettUs Grow вырабляе сістэмы вырошчвання, якія змяшчаюцца ў транспартны кантэйнер. Гэтыя кантэйнеры мабільныя і могуць быць размешчаны ў любым месцы.
Вырошчванне рыбы і раслін разам
Хаця гідрапоніка і аэрапоніка з'яўляюцца двума важнымі метадамі ў вертыкальным земляробстве, яны не адзіныя. Выкарыстоўваюцца і іншыя прыёмы. У Еўропе некалькі кампаній выкарыстоўваюць аквапонический метад гадоўлі. Падобна гідрапоніцы, аквапонічныя расліны вырошчваюць з каранямі ў вадзе. Толькі тыя карані вісяць у акварыуме, дзе і рыба плавае. Гэтыя рыбы вырабляюць вельмі пажыўныя адходы, якія расліны могуць выкарыстоўваць зноў.
Расліны паглынаюць пажыўныя рэчывы і такім чынам чысцяць ваду для рыб. Па словах Марселіса, у будучыні аквапоніка будзе складаць толькі невялікую частку рынку вертыкальнага земляробства. «Выдатна тое, што вы выкарыстоўваеце адходы рыбы ў якасці ежы для раслін. Але будзьце асцярожныя і пераканайцеся, што вы падтрымліваеце раслінную сістэму аптымальнай», - кажа ён пра тэхніку.
Новыя віды гародніны
І Nordic Harvest, і LettUs Grow спачатку пачалі эксперыментаваць з вырошчваннем ліставай зеляніны, перш чым перайсці на травы і мікразеляніну. Затым ідуць памідоры і клубніцы. Па словах Лэнглі, некалькі вертыкальных ферм праходзяць аднолькавыя этапы развіцця. Па ўважлівых прычынах. Гэта далікатныя, каштоўныя культуры, якія шырока выкарыстоўваюцца і могуць пакрыць вытворчыя выдаткі. Яны таксама хутка растуць і невялікія па памеры, што азначае, што можна вырошчваць шмат раслін адначасова.
Па меры павелічэння вытворчасці становіцца магчымым вырошчваць больш шырокі спектр культур. Марцэліс лічыць, што праз некалькі гадоў мы зможам купляць новыя гатункі, якія былі спецыяльна распрацаваны для вертыкальнага вырошчвання. Але распрацоўка новых рэцэптаў ураджаю - гэта не сінекура. Каб вырасціць новы від расліны, прыдатны для гэтага спосабу вырошчвання, патрабуецца 5-10 гадоў.
Ідэальнае расліна - невялікае з кароткай каранёвай сістэмай, хутка расце, лёгка збіраецца і мае высокую ўраджайнасць. У дадатак да росту якасцяў, «рэцэпт расліны» таксама павінен быць старанна складзены. «Самая вялікая праблема - гэта адсочванне кожнай зменнай, якая ўплывае на расліну. Вам патрэбны правільныя пажыўныя рэчывы, і вы павінны пераканацца, што расліна мае бесперапынны доступ да пажыўных рэчываў падчас росту», — кажа Рыман.
Адносна дорага
Але хоць любую культуру тэарэтычна можна вырошчваць вертыкальна, гэтага не адбудзецца ў агляднай будучыні. Масавыя культуры, такія як пшаніца і кукуруза, можна вырошчваць значна танней, выкарыстоўваючы звычайныя метады. «Я думаю, што вертыкальнае земляробства ў цяперашні час асабліва падыходзіць для свежай прадукцыі. Тэхнічна мы можам вырошчваць любую культуру, у тым ліку і пшаніцу. Але вертыкальнае земляробства таксама адносна дорага. Я думаю, што вырошчванне такіх масавых прадуктаў з адносна нізкай коштам на дадзены момант нерэальна. Нават цяпер цэны на пшаніцу растуць з-за вайны ва Украіне», — кажа Марцэліс.
Тым не менш, у такіх месцах, як Сінгапур і Аб'яднаныя Арабскія Эміраты, куды імпартуецца каля 90 працэнтаў усіх прадуктаў харчавання, вырошчванне недарагіх сыпкіх прадуктаў такім чынам можа акупіцца. У Еўропе, з іншага боку, вертыкальнае вырошчванне пшаніцы можа быць варыянтам у доўгатэрміновай перспектыве, але, вядома, не ў бліжэйшыя пяць гадоў.
Высокае спажыванне энергіі
Хоць будучыня вертыкальнага земляробства выглядае светлай, ёсць адна вялікая праблема. Гэта патрабуе шмат энергіі і таму вельмі дорага. Дакладнае спажыванне энергіі адрозніваецца ад фермы да фермы, ад сістэмы да сістэмы і залежыць ад месцазнаходжання, сезона і ўраджаю. Напрыклад, кампанія ў Грэцыі выкарыстоўвае 2.87 кВт.гадз энергіі зімой для вытворчасці аднаго кілаграма салаты, але толькі 1.73 кВт.гадз летам. Фінскі iFarm падлічыў, што вырошчванне салаты на працягу 90 дзён каштуе 62.26 кВт/гадз на м2. Для клубніц гэта 117.10 кВт/гадз на м2.
Дадатковае спажыванне энергіі ў параўнанні са звычайнымі метадамі складае ад 14 да 251 працэнта ў залежнасці ад таго, дзе размешчаны цяпліца і вертыкальная ферма.
Wageningen University & Research і Delft University of Technology правялі даследаванне, у якім яны параўналі цяпліцы і вертыкальныя фермы, якія ў даследаванні называюцца фабрыкамі раслін. Гэта тычылася цяпліц і вертыкальных ферм, размешчаных адпаведна ў Нідэрландах, Аб'яднаных Арабскіх Эміратах і Швецыі. Для апошняй краіны ў параўнанне былі ўключаны цяпліцы са штучным асвятленнем і без яго.
«Вытворчасць аднаго кілаграма салаты ў сухім выглядзе патрабуе выдаткаў 247 кВт·г на расліннай фабрыцы ў параўнанні з 70, 111, 182 і 211 кВт·г у цяпліцах у Нідэрландах, Аб'яднаных Арабскіх Эміратах і Швецыі адпаведна (з дадатковай штучнай апрацоўкай і без яе). асвятленне), - кажуць навукоўцы ў даследаванні.
У суровым клімаце розніца ў спажыванні энергіі паміж двума метадамі вырошчвання памяншаецца. Вертыкальныя фермы могуць быць найбольш энергаэфектыўным выбарам у некаторых экстрэмальных кліматычных умовах. Але нават у арктычнай поўначы Швецыі і ў пустынных умовах ААЭ цяпліцы ўсё яшчэ могуць быць найбольш эканамічна эфектыўным спосабам вырошчвання.
Аптымізаваць
Вертыкальныя фермы могуць у пэўнай ступені пераадолець праблему высокага спажывання электраэнергіі за кошт аптымізацыі вытворчасці. Аптымальна наладзіўшы святлодыёднае асвятленне і колер, вы можаце ўплываць як на час росту, так і на якасць ураджаю. Вытворчыя выдаткі на ферме таксама можна знізіць, калі ферма становіцца больш аўтаматызаванай. Робаты, якія працуюць 24/7, каб уносіць пажыўныя рэчывы ў патрэбны час, кантраляваць рост ураджаю і збіраць ураджай, калі расліна стала спелай, могуць быць дарагім першапачатковым укладаннем.
Але з часам робаты кампенсуюць выдаткі сваёй бесперапыннай працай. Нягледзячы на высокі попыт на энергію і ў цяперашні час абмежаваны спектр культур, якія досыць танныя для вырошчвання, вертыкальнае земляробства набірае папулярнасць. Хоць пройдзе некаторы час, перш чым вы атрымаеце трускаўку з кантэйнера для вырошчвання ў вашым рэгіёне.
Крыніца: https://innovationorigins.com