Вертикальное земледелие распространяется по всей Европе, и проводятся исследования всех видов новых видов сельскохозяйственных культур. Но есть еще проблемы, которые нужно преодолеть.
Пустые офисные здания, где урожай может расти штабелями друг на друге, слой за слоем. Или в контейнере в вашем районе вертикальное земледелие предлагает множество возможностей. Вы можете выращивать урожай где угодно. Вам не нужны поля для этого. Выращивание является устойчивым, эффективным и полностью контролируемым. Вам не нужны никакие пестициды, нет выбросов питательных веществ, а потребление воды составляет всего от 2 до 4 литров на килограмм овощей. Есть еще большая проблема: энергопотребление. Мы все еще упорно работаем над этим.
Вертикальное земледелие находится на подъеме по всей Европе. Он особенно подходит для выращивания сельскохозяйственных культур в городских районах, где ограничено пространство. Он даже может гарантировать продовольственную безопасность в странах, менее приспособленных к традиционному сельскому хозяйству. Но хотя первые урожаи уже поступили в продажу в некоторых странах, наверняка пройдет несколько лет, прежде чем продукция вертикальных ферм массово попадет на полки супермаркетов.
Изменение диеты и повышенный спрос
Наряду с культивируемым мясом вертикальное земледелие часто представляют как ключевое решение для борьбы с будущими продовольственными кризисами. Но зачем вообще нужны вертикальные фермы? Почему бы нам просто не продолжать делать это по старинке, как мы делали последние 10,000 XNUMX лет?
Спрос на продукты питания увеличивается с каждым годом. По данным ООН, к 9.7 году население мира вырастет до 2050 млрд человек. Всем этим людям нужна пища. Но выращивание сельскохозяйственных культур традиционным способом становится все более серьезной проблемой. Из-за изменения климата меняются условия выращивания, так что вы больше не сможете выращивать некоторые культуры там, где раньше могли. Экстремальные погодные явления и сильные штормы ежегодно уничтожают все больше урожая. А в некоторых местах почва менее питательна, чем раньше.
Помимо необходимости удовлетворять будущий спрос на свежие продукты, наши привычки в еде также сильно отличаются от того, что было сто лет назад. «Мы больше не едим сезонно. Зимой мы едим импортные салаты и ягоды», — говорит Андерс Риманн, генеральный директор Nordic Harvest, крупнейшей гидропонной фермы в Европе.
Фермеры на вертикальной ферме носят защитную одежду, чтобы предотвратить попадание на ферму нежелательных бактерий. Таким образом, они могут избежать использования пестицидов.
Летний урожай из Арктики
Вертикальные фермы можно строить практически где угодно. А это значит, что вам больше не нужно импортировать киви из Новой Зеландии, а можно выращивать их на такой ферме в своем регионе. Это экономит большое количество выбрасываемого CO2.
Как это работает?
«Для меня полный контроль — большое преимущество вертикального земледелия. Мы действительно можем оптимизировать процесс и точно знать, сколько мы хотим вырастить и какого качества», — говорит Лео Марселис, профессор садоводства и физиологии продуктов в Университете и исследованиях Вагенингена.
От водоснабжения до дневного света, температуры и доступа к минералам и бактериям. Вертикальное земледелие происходит в строго контролируемых условиях. Культуры выращивают в помещении со светодиодным освещением вместо солнечного света. Светодиодные лампы маленькие, прочные, экономичные и не выделяют тепла. Когда солнце садится в конце дня, эти огни могут светить столько, сколько необходимо.
Фермер может управлять дневным и ночным ритмом растения, чтобы оптимизировать урожайность. В течение дня растения образуют в листьях крахмал, который расщепляется на сахар и ночью транспортируется к остальным частям растения. Некоторым растениям для роста требуется более 12 часов света в день, другим — меньше. Вертикальное земледелие позволяет любому типу растений получать столько дневного света, сколько им необходимо для оптимального роста.
Рост с разными цветами света
Цвета этих огней особенно важны для оптимизации урожайности. Исследователи в основном сосредоточились на влиянии красного, синего и зеленого света на рост растений. Красный свет очень эффективен для фотосинтеза, но растениям также нужно немного синего света, который особенно полезен для производства хлорофилла. Некоторое время исследователи стремились сократить использование зеленого света, полагая, что он не способствует фотосинтезу.
Однако исследование, проведенное в 2016 году в Университете штата Юта, показывает, что зеленый свет может стимулировать фотосинтез нижних листьев более эффективно, чем красный или синий свет. Фермер может использовать разные цветовые комбинации, чтобы подчеркнуть разные черты. При правильном сочетании фермер может выращивать растения, которые гораздо более питательны, чем при обычном земледелии. Это может быть полезно, поскольку за последние десятилетия большинство растений стали менее питательными. Другая комбинация может быть использована для увеличения скорости роста, чтобы можно было производить больше пищи за один раз. С экономической точки зрения это может быть желательно, поскольку вертикальное земледелие остается дорогостоящим.
Но есть и другие причины, по которым этот метод так популярен. Вертикальное земледелие не требует пестицидов. Фермеры могут выращивать именно то количество культур, которое они хотят, в установленные сроки и определенного качества, выбранного ими самими. Погодные или сезонные условия больше не влияют на производство. На меньшей площади можно выращивать больше еды.
Сельское хозяйство без полей
Сегодня вертикальное земледелие в основном существует в двух формах: гидропоника и аэропоника. По словам Лео Марселиса, обе техники являются отличными альтернативами. В гидропонике растения растут на полках, а их корни находятся в наполненной питательными веществами воде, а не в почве. Считается самой простой из двух основных систем.
У Nordic Harvest есть экспериментальная ферма недалеко от Копенгагена, где выращивают различные виды салатов, капусту и шпинат. Ферма окружена другими промышленными комплексами. Это здание размером с футбольное поле. В 2023 году компания хочет расшириться за счет фермы в Осло, а затем ферм в Скандинавии и Финляндии.
По словам Риманна, текущие производственные мощности Nordic Harvest уже заметны: «Мы производим около 1000 тонн овощей ежегодно. Датский рынок составляет около 20,000 6,000 тонн в год. XNUMX тонн выращиваются традиционным способом, а остальное импортируется». Овощи - листовая зелень. По мере расширения вертикального земледелия на него будет приходиться все больший процент производства продуктов питания. Другими компаниями, выращивающими сельскохозяйственные культуры на вертикальных фермах, являются Jones Food Company в Великобритании, Hydropousse во Франции и Robbes Lilla Trädgård в Финляндии.
Корни культур, выращенных в аэропонике, находятся в воздухе. Индиа Лэнгли, исследователь продовольственных систем и руководитель отдела по связям с общественностью компании LettUs Grow, поставщика технологий для выращивания в помещении, объясняет, как это работает. «У вас есть ряд форсунок с очень маленькими отверстиями, с помощью которых вы распыляете питательный раствор. Этот раствор применяется к корням свободно висящих культур».
Аэропоника была разработана в 1990-х годах, когда НАСА искало способы выращивания растений в космосе. По данным Национального центра соответствующих технологий США, аэропоника — «безусловно, самая эффективная система селекции растений для вертикальных ферм».
В аэропонной системе корни имеют легкий доступ к кислороду. Скорость роста растения в два раза выше, чем в гидропонной системе, где растение будет поглощать растворенный в воде кислород. Он до сих пор не используется так часто, как гидропоника, из-за его сложности. Форсунки, используемые на производстве, могут легко засориться или сломаться. Но LettUs Grow нашел решение проблемы.
«Мы полностью убрали разбрызгиватели. Туман образуется на абсолютно плоской поверхности, поэтому ничто не забивается и не ломается. Мы считаем, что это простое решение позволит нам вывести аэропонику на гораздо более масштабный уровень», — говорит Лэнгли.
LettUs Grow производит системы выращивания, которые помещаются в транспортный контейнер. Эти контейнеры мобильны и могут быть размещены в любом месте, где есть место.
Совместное выращивание рыбы и растений
Хотя гидропоника и аэропоника являются двумя важными методами вертикального земледелия, они не единственные. Используются и другие техники. В Европе несколько компаний используют метод аквапоники. Подобно гидропонике, аквапонные растения выращивают так, чтобы их корни находились в воде. Только те корни висят в аквариуме, где плавают и рыбки. Эти рыбы производят очень питательные отходы, которые растения могут использовать снова.
Растения поглощают питательные вещества и таким образом также очищают воду для рыб. По словам Марселиса, в будущем аквапоника будет составлять лишь небольшую часть рынка вертикального земледелия. «Замечательно то, что вы используете отходы от рыб в качестве пищи для растений. Но будьте осторожны и следите за тем, чтобы система растений была оптимальной», — говорит он об этой технике.
Новые виды овощей.
И Nordic Harvest, и LettUs Grow сначала начали экспериментировать с выращиванием листовой зелени, а затем переключились на травы и микрозелень. Затем следуют помидоры и клубника. По словам Лэнгли, несколько вертикальных ферм проходят одни и те же этапы развития. По уважительным причинам. Это деликатные, ценные культуры, которые широко используются и могут покрывать производственные затраты. Они также быстро растут и имеют небольшие размеры, что позволяет выращивать много растений одновременно.
По мере расширения производства становится возможным выращивать более широкий спектр сельскохозяйственных культур. Марселис считает, что через несколько лет мы сможем купить новые сорта, специально выведенные для вертикального выращивания. Но разработка новых рецептов урожая — не синекура. Чтобы вырастить новый вид растения, подходящий для этого метода выращивания, требуется 5-10 лет.
Идеальное растение – маленькое, с короткой корневой системой, быстрорастущее, легко собираемое и дающее высокий урожай. В дополнение к качествам роста, «рецепт растений» также должен быть тщательно составлен. «Самая большая проблема — отслеживать каждую переменную, влияющую на установку. Вам нужны правильные питательные вещества, и вы должны убедиться, что растение имеет постоянный доступ к питательным веществам во время роста», — говорит Риманн.
Относительно дорого
Но хотя теоретически любую культуру можно выращивать вертикально, в обозримом будущем этого не произойдет. Массовые культуры, такие как пшеница и кукуруза, можно выращивать гораздо дешевле, используя обычные методы. «Я думаю, что вертикальное земледелие в настоящее время особенно подходит для свежих продуктов. Технически мы можем выращивать любую культуру, в том числе и пшеницу. Но вертикальное земледелие также относительно дорого. Я думаю, что выращивание такого массового продукта с относительно низкой стоимостью на данный момент нереально. Даже сейчас цены на пшеницу растут из-за войны в Украине», — говорит Марселис.
Тем не менее, в таких местах, как Сингапур и такие страны, как Объединенные Арабские Эмираты, где около 90 процентов всех продуктов питания импортируется, выращивание малоценных оптовых продуктов таким образом может окупиться. С другой стороны, в Европе вертикальное выращивание пшеницы может быть вариантом в долгосрочной перспективе, но уж точно не в ближайшие пять лет.
Высокое потребление энергии
Хотя будущее вертикального земледелия выглядит блестящим, есть одна большая проблема. Это требует много энергии и поэтому очень дорого. Точное потребление энергии варьируется от фермы к ферме, от системы к системе и зависит от местоположения, сезона и урожая. Например, компания в Греции использует 2.87 кВтч энергии зимой для производства одного килограмма салата, а летом только 1.73 кВтч. Финская iFarm подсчитала, что выращивание их салата в течение 90 дней стоит 62.26 кВтч на м2. Для клубники это 117.10 кВтч на м2.
Дополнительное потребление энергии по сравнению с обычными методами составляет от 14 до 251 процента, в зависимости от того, где расположены теплица и вертикальная ферма.
Исследовательский университет Вагенингена и Технологический университет Делфта провели исследование, в котором сравнили теплицы и вертикальные фермы, называемые в исследовании заводами растений. Это касалось теплиц и вертикальных ферм, расположенных в Нидерландах, Объединенных Арабских Эмиратах и Швеции соответственно. Для последней страны в сравнение были включены как теплицы с искусственным освещением, так и без него.
«Для производства одного килограмма салата в сухом виде требуется 247 кВт·ч на заводе по производству растений по сравнению с 70, 111, 182 и 211 кВт·ч в теплицах в Нидерландах, Объединенных Арабских Эмиратах и Швеции соответственно (с дополнительными искусственными удобрениями и без них). освещение)», — говорят ученые в исследовании.
В суровом климате разница в энергопотреблении между двумя методами выращивания уменьшается. Вертикальные фермы могут быть наиболее энергоэффективным выбором в некоторых экстремальных климатических условиях. Но даже на арктическом севере Швеции и в пустынных условиях ОАЭ теплицы могут оставаться наиболее рентабельным способом выращивания.
Оптимизировать
Вертикальные фермы могут в некоторой степени решить проблему высокого потребления электроэнергии за счет оптимизации производства. Оптимально регулируя светодиодное освещение и цвет, вы можете влиять как на время выращивания, так и на качество урожая. Затраты на производство на ферме также могут быть снижены, поскольку ферма становится более автоматизированной. Роботы, которые работают круглосуточно и без выходных, внося питательные вещества в нужное время, отслеживая рост урожая и собирая урожай, когда растение созреет, могут оказаться дорогостоящими первоначальными инвестициями.
Но со временем роботы компенсируют затраты своей непрерывной работой. Несмотря на высокий спрос на энергию и в настоящее время ограниченный ассортимент культур, которые достаточно дешевы для выращивания, вертикальное земледелие набирает популярность. Хотя это займет некоторое время, прежде чем вы также получите свою клубнику из контейнера для выращивания в вашем районе.
Источник: https://innovationorigins.com