Ciekawy koncept pionowego rolnictwa jest oparty na uprawie roślin przy wykorzystaniu hydroponicznych tac, ułożonych jedna nad drugą, utrzymanych w kontrolowanym środowisku i wykorzystującym światło LED do pobudzania fotosyntezy. Takie farmy mogą być zlokalizowane w środku miast, w pewnym sensie włączając obszary miejskie do rolnictwa.
W ten sposób zwiększamy dostęp do świeżych warzyw – zaraz po zbiorach mogą trafić szybko w formie surowej do odbiorców lub do przetwórni. W ten sposób pojawia się kolejna korzyść, związana ze zmniejszeniem energii związanej z transportem, co obniża wpływ produkcji żywności na środowisko i może prowadzić do obniżenia cen.
Systematyzując pojęcia – hydroponika, czyli inaczej uprawa hydroponiczna lub kultura wodna, to bezglebowa uprawa roślin na pożywkach wodnych roztworów soli mineralnych.
Rolnictwo wertykalne – w oparciu o naukę
Rolnictwo w takiej formie angażuje całą dostępną wiedzę i możliwości związane z uprawą roślin – wpływ światła na rośliny, fotobiologię, elektronikę wykorzystywaną przy uprawach, a także sztuczną inteligencję, która radzi sobie z ogromną liczbą rejestrowanych i wykorzystywanych danych.
W książce z 2016 roku autorzy związani z rolnictwem i środowiskiem – Toyoki Kozai, Genhua Niu i Michiko Takagaki – o tytule „Plant Factory: An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production”, dostarczają informacji na temat dziedziny, która pomaga niwelować zagrożenia dla tradycyjnych upraw, jak gwałtowna pogoda, niedobory miejsc pod uprawy czy zmniejszające się zasoby naturalne.
Chociaż temat fabryk roślin (plant factory) stale się rozwija, to książka ta jest ciekawym źródłem informacji o alternatywie rolniczej, która może być wykorzystywana również w miastach.
W książce znajdziemy siedem komponentów, które są niezbędne do rozwoju miejskich farm.
Po pierwsze potrzebne jest pomieszczenie dobrze izolowane od pogody, które pozwala na kontrolę środowiska wewnątrz.
Po drugie należy stworzyć wielowarstwowy system z oświetleniem LED, które zwiększa potencjał przestrzeni do uprawy warzyw.
Po trzecie należy wprowadzić klimatyzatory do kontroli temperatury oraz wilgoci.
Po czwarte muszą być użyte odpowiednie wentylatory lub systemy wentylacyjne, które pozwolą uniknąć kondensacji na powierzchniach liści.
Po piąte, muszą pojawić się urządzenia dostarczające dwutlenek węgla, aby korzystnie wpłynąć na fotosyntezę oraz sam wzrost roślin.
Po szóste konieczny jest hydroponiczny system, który będzie kontrolował i dostarczał roztworu odżywczego.
No i na koniec – po siódme – cała jednostka kontroli tego środowiska musi być podłączona do Internetu dla zdalnego zarządzania.
Jak widać, komponenty od 2 do 7 wykorzystują energię elektryczną.
Kontrolowanie całego wewnętrznego środowiska, w tym światła oraz odżywiania roślin pozwala na produkcję warzyw przez cały rok, niezależnie od pogody, pory roku i lokalizacji. Dzięki temu rozwiązaniu warzywa można uprawiać dosłownie wszędzie – na Marsie, na Arktyce czy na księżycu – jak tylko zaczniemy jego kolonizację. Atmosfera Marsa jest bogata w CO2, więc… wystarczy przywieźć wodę i trochę ziemskich roślin, a one zapewnią nam nie tylko pożywienie, ale także tlen.
Świetny przykład z Ameryki Południowej
Nie na Marsie, ale w innym odległym dla nas miejscu – w Wenezueli powstała, dzięki firmie Biofarm, pionowa farma, będąc pierwszym takim obiektem w Południowej Afryce. Wykorzystywana jest tutaj najnowocześniejsza technologia dla hydroponicznego rolnictwa miejskiego.
Biofarm jest technologiczną firmą rolniczą, która opiera się na dwóch głównych produktach – wysokiej jakości zielonych warzywach oraz technologii stosowanej w inteligentnym rolnictwie, znanym również jako Rolnictwo 4.0 – w odniesieniu do Czwartej Rewolucji Przemysłowej. Przekłada się to na znaczny wzrost wydajności – oszczędność aż 90% zużywanej wody oraz znacznie mniejsze koszty transportu żywności – co również jest bardzo ważnym czynnikiem, nie tylko w kraju jak Wenezuela.
W ten sposób hodowane warzywa są wysokiej jakości, a więc bardzo odżywcze. Zamknięte i kontrolowane środowisko zapobiega pojawieniu się szkodliwych owadów, dzięki czemu nie ma potrzeby stosowania środków chemicznych do ich zwalczania. Używana woda jest filtrowana i uzdatniana za pomocą odwróconej osmozy – technologii, która eliminuje z produktu mikroorganizmy chorobotwórcze, dzięki czemu warzywa są gotowe do spożycia bezpośrednio w zasadzie po wyjęciu z opakowania.
Poprzez dostosowanie warunków uprawy oraz ilości i rodzaju oświetlenia, jakie rośliny otrzymują podczas swojego wzrostu, to poprawia się ich nie tylko wygląd, ale zwiększa jakość odżywcza i sam smak warzyw.
Ponieważ technologia ta opiera się na energii elektrycznej, to konieczne jest ciągłe doskonalenie procesu, aby uzyskiwać nie tylko lepsze warzywa, ale zwiększać zyski przedsiębiorstwa. W Biofarmie trwają prace nad autorskim systemem wyboru najlepszych rozwiązań dla plantacji. Badania są prowadzone już od samego wykiełkowania poprzez monitorowanie zdrowia roślin podczas całego procesu uprawy. Do prowadzenia prac została zaprzęgnięta sztuczna inteligencja. Projektowane są również nowe stojaki na uprawy dla farm miejskich, które są nie tylko lepszej konstrukcji, ale pozwalają na skuteczniejsze procesy uprawy warzyw.
Po przeprowadzeniu projektu pilotażowego, Biofarm założył dwa nowe kontenery do produkcji warzyw zielonych, w tym sałat i ziół aromatycznych. Sukces, który firma odniosła w obsłudze wszystkich aspektów tej nowej technologii, umożliwił jej budowę nowego obiektu, który ma zapewnić 10-krotne zwiększenie zdolności produkcyjnych.
Wydaje się, że Biofarm i ich koncept to przyszłość rolnictwa, która powinna być wdrażana już teraz. W obliczu zmian klimatycznych oraz rosnących cen chociażby transportu, to – cytując Simóna Rodrígueza – “zdecydowaliśmy się na tego typu wynalazek, ponieważ błądzenie nie jest już dla nas opcją”.
Źródła:
- Carvalho, S. D. and K. M. Folta (2014). Environmentally Modified Organisms – Expanding Genetic Potential with Light. Critical Reviews in Plant Sciences 33(6): 486-508.
- Kozai, T. and G. Niu (2016). Chapter 4 – Plant Factory as a Resource-Efficient Closed Plant Production System. Plant Factory. San Diego, Academic Press: 69-90.