Vertikálne poľnohospodárstvo sa šíri po Európe a prebieha výskum všetkých druhov nových druhov plodín. Stále však existujú výzvy, ktoré treba prekonať.
Prázdne kancelárske budovy, kde môžu rásť plodiny naukladané na sebe, vrstvu po vrstve. Alebo v kontajneri vo vašom susedstve ponúka vertikálne poľnohospodárstvo veľa možností. Môžete pestovať plodiny, kde chcete. Nepotrebujete na to polia. Pestovanie je udržateľné, efektívne a plne kontrolované. Nepotrebujete žiadne pesticídy, nevznikajú žiadne emisie živín a spotreba vody sa pohybuje len medzi 2 až 4 litrami na kilo zeleniny. Stále je tu veľký problém: spotreba energie. Stále na tom usilovne pracujeme.
Vertikálne poľnohospodárstvo je na vzostupe v celej Európe. Je obzvlášť vhodný na pestovanie plodín v mestských oblastiach, kde je priestor na prvom mieste. Môže dokonca zaručiť potravinovú bezpečnosť v krajinách menej prispôsobených konvenčnému poľnohospodárstvu. No hoci sú prvé plodiny v niektorých krajinách už v predaji, určite uplynie niekoľko rokov, kým sa produkty z vertikálnych fariem dostanú masovo na pulty supermarketov.
Zmena stravy a zvýšený dopyt
Vertikálne poľnohospodárstvo je popri pestovanom mäse často prezentované ako kľúčové riešenie v boji proti budúcim potravinovým krízam. Ale prečo vlastne potrebujeme vertikálne farmy? Prečo to jednoducho nerobíme staromódnym spôsobom, ako sme to robili posledných 10,000 XNUMX rokov?
Dopyt po potravinách sa každým rokom zvyšuje. Podľa OSN vzrastie svetová populácia v roku 9.7 na 2050 miliardy ľudí. Všetci títo ľudia potrebujú jedlo. Ale pestovanie plodín tradičným spôsobom sa stáva čoraz väčším problémom. V dôsledku klimatických zmien sa menia podmienky pestovania, takže niektoré plodiny už nemôžete pestovať tam, kde predtým. Extrémne výkyvy počasia a silné búrky zničia každý rok viac úrody. A na niektorých miestach je pôda menej výživná ako kedysi.
Okrem toho, že musíme uspokojiť budúci dopyt po čerstvých potravinách, naše stravovacie návyky sú tiež veľmi odlišné od pred storočím. „Už nejeme sezónne. V zime jeme šaláty a bobule, ktoré dovážame,“ hovorí generálny riaditeľ Anders Riemann z Nordic Harvest, najväčšej hydroponickej farmy v Európe.
Pestovatelia na vertikálnej farme nosia ochranný odev, aby zabránili prenikaniu nežiaducich baktérií na farmu. Týmto spôsobom sa môžu vyhnúť používaniu pesticídov.
Letná úroda z Arktídy
Vertikálne farmy môžu byť postavené takmer kdekoľvek. Čo znamená, že kiwi už nemusíte dovážať z Nového Zélandu, ale že si ich môžete vypestovať na takejto farme vo svojom regióne. Tým sa ušetrí veľké množstvo emitovaného CO2.
Ako to funguje?
„Veľkou výhodou vertikálneho poľnohospodárstva je pre mňa úplná kontrola. Môžeme skutočne optimalizovať proces a presne vedieť, koľko chceme rásť a v akej kvalite,“ hovorí Leo Marcelis, profesor záhradníctva a fyziológie produktov na Wageningen University & Research.
Od prísunu vody cez denné svetlo, teplotu a prístup k minerálom a baktériám. Vertikálne poľnohospodárstvo prebieha za mimoriadne kontrolovaných podmienok. Plodiny sa pestujú vo vnútri, s LED svetlami namiesto slnečného svetla. LED žiarovky sú malé, odolné, cenovo výhodné a nevyžarujú žiadne teplo. Keď slnko zapadne na konci dňa, tieto svetlá môžu svietiť tak dlho, ako je potrebné.
Farmár môže manipulovať s denným a nočným rytmom rastliny, aby optimalizoval rastový výnos. Počas dňa rastliny tvoria v listoch škrob, ktorý sa rozloží na cukor a v noci sa transportuje do zvyšku rastliny. Niektoré rastliny potrebujú na rast viac ako 12 hodín svetla denne, iné menej. Vertikálne poľnohospodárstvo umožňuje akémukoľvek typu rastliny získať množstvo denného svetla, ktoré potrebuje na čo najlepší rast.
Rast s rôznymi farbami svetla
Farby týchto svetiel sú obzvlášť dôležité pre optimalizáciu výnosu rastu. Vedci sa zamerali najmä na vplyv červeného, modrého a zeleného svetla na rast rastlín. Červené svetlo je veľmi účinné pre fotosyntézu, ale rastliny potrebujú aj nejaké modré svetlo, ktoré je obzvlášť užitočné pri produkcii chlorofylu. Vedci sa nejaký čas snažili obmedziť používanie zeleného svetla, pretože verili, že neprispieva k fotosyntéze.
Štúdia z Utah State University z roku 2016 však ukazuje, že zelené svetlo môže viesť fotosyntézu k nižším listom efektívnejšie ako červené alebo modré svetlo. Farmár môže použiť rôzne farebné kombinácie na zdôraznenie rôznych vlastností. So správnou kombináciou môže farmár pestovať rastliny, ktoré sú oveľa výživnejšie ako konvenčné poľnohospodárstvo. To môže byť užitočné, pretože väčšina rastlín sa v posledných desaťročiach stala menej výživnou. Na zvýšenie rýchlosti rastu je možné použiť inú kombináciu, aby bolo možné vyprodukovať viac potravín naraz. Z ekonomického hľadiska by to mohlo byť žiaduce, pretože vertikálne poľnohospodárstvo je stále nákladné.
Dôvodov, prečo je táto metóda taká populárna, je ale viac. Vertikálne poľnohospodárstvo nevyžaduje pesticídy. Pestovatelia môžu pestovať presne také množstvo plodín, aké chcú, v stanovenom časovom rámci a v špecifickej kvalite, ktorú si sami zvolia. Počasie alebo sezónne podmienky už neovplyvňujú výrobu. Na menšej ploche sa dá vypestovať viac potravín.
Poľnohospodárstvo bez polí
Vertikálne poľnohospodárstvo dnes prichádza hlavne v dvoch formách: hydroponické a aeroponické. Podľa Lea Marcelisa sú obe techniky výbornými alternatívami. V hydropónii rastú rastliny na policiach s koreňmi vo vode naplnenej živinami namiesto pôdy. Je považovaný za najjednoduchší z dvoch hlavných systémov.
Nordic Harvest má experimentálnu farmu neďaleko Kodane, kde pestuje rôzne druhy šalátov, kel a špenát. Farmu obklopujú ďalšie priemyselné komplexy. Ide o budovu o veľkosti futbalového ihriska. V roku 2023 chce spoločnosť expandovať o farmu v Osle, nasledovať budú farmy v Škandinávii a Fínsku.
Podľa Riemanna je už súčasná výrobná kapacita Nordic Harvest badateľná: „Ročne vyprodukujeme asi 1000 ton zeleniny. Dánsky trh tvorí približne 20,000 6,000 ton ročne. XNUMX ton sa pestuje konvenčne a zvyšok sa dováža.“ Zelenina je listová zelenina. Keď sa vertikálne poľnohospodárstvo rozšíri, bude tvoriť väčšie percento produkcie potravín. Ďalšie spoločnosti, ktoré pestujú plodiny na vertikálnych farmách, sú Jones Food Company vo Veľkej Británii, Hydropousse vo Francúzsku a Robbes Lilla Trädgård vo Fínsku.
Aeroponicky pestované plodiny majú svoje korene vo vzduchu. India Langley, výskumníčka potravinových systémov a vedúca PR u poskytovateľa indoorových farmárskych technológií LettUs Grow, vysvetľuje, ako to funguje. „Máte sériu trysiek s veľmi malými otvormi, ktorými rozprašujete živný roztok. Toto riešenie sa aplikuje na korene voľne visiacich plodín.“
Aeropónia bola vyvinutá v 1990. rokoch, keď NASA hľadala spôsoby pestovania rastlín vo vesmíre. Podľa amerického Národného centra pre vhodnú technológiu je aeropónia „zďaleka najefektívnejším systémom šľachtenia rastlín pre vertikálne farmy“.
V aeroponickom systéme majú korene ľahký prístup ku kyslíku. Rýchlosť rastu rastliny je až dvojnásobná v porovnaní s hydroponickým systémom, kde by rastlina absorbovala rozpustený kyslík vo vode. Stále sa nepoužíva v takej miere ako hydropónia, kvôli jej komplexnosti. Trysky používané pri výrobe sa môžu ľahko upchať alebo zlomiť. LettUs Grow však našiel riešenie problému.
„Úplne sme odstránili postrekovače. Hmla sa vytvára na úplne rovnom povrchu, takže sa nemá čo upchať alebo zlomiť. Veríme, že toto jednoduché riešenie nám umožní posunúť aeropóniu do oveľa väčšieho rozsahu,“ hovorí Langley.
LettUs Grow vyrába pestovateľské systémy, ktoré sa zmestia do prepravného kontajnera. Tieto kontajnery sú mobilné a môžu byť umiestnené kdekoľvek, kde je priestor.
Chov rýb a rastlín spolu
Hoci hydropónia a aeropónia sú dve dôležité techniky vo vertikálnom poľnohospodárstve, nie sú jediné. Používajú sa aj iné techniky. V Európe niekoľko spoločností používa metódu akvapónneho chovu. Podobne ako pri hydropónii sa akvapónne rastliny pestujú s koreňmi vo vode. Len tie korene visia v nádrži, kde plávajú aj ryby. Tieto ryby produkujú veľmi výživné odpadové produkty, ktoré môžu rastliny opäť využiť.
Rastliny absorbujú živiny a tým aj čistia vodu pre ryby. Podľa Marcelisa bude akvapónia v budúcnosti tvoriť len malú časť trhu vertikálneho poľnohospodárstva. „Skvelá vec je, že odpad z rýb používate ako potravu pre rastliny. Buďte však opatrní a uistite sa, že udržiavate systém rastlín optimálny,“ hovorí o technike.
Nové druhy zeleniny
Nordic Harvest aj LettUs Grow začali najskôr experimentovať s pestovaním listovej zeleniny a potom prešli na bylinky a mikrozeleniny. Potom nasledujú paradajky a jahody. Podľa Langleyho viaceré vertikálne farmy sledujú rovnaké štádiá vývoja. Z dobrých dôvodov. Sú to chúlostivé plodiny vysokej hodnoty, ktoré sú široko používané a dokážu pokryť výrobné náklady. Rastú tiež rýchlo a majú malú veľkosť, čo znamená, že je možné pestovať veľa rastlín naraz.
Ako sa produkcia zvyšuje, je možné pestovať širšiu škálu plodín. Marcelis si myslí, že o pár rokov možno budeme môcť kúpiť nové odrody, ktoré boli špeciálne vyvinuté na vertikálne pestovanie. Vyvíjanie nových receptúr na plodiny však nie je samozrejmosťou. Vypestovať nový druh rastliny, ktorý je vhodný na tento spôsob pestovania, trvá 5-10 rokov.
Ideálna rastlina je malá s krátkym koreňovým systémom, rýchlo rastie, ľahko sa zbiera a má vysoký výnos. Okrem rastových vlastností musí byť starostlivo zostavený aj „recept na rastliny“. „Najväčšou výzvou je sledovať každú premennú, ktorá ovplyvňuje závod. Potrebujete správne živiny a musíte sa uistiť, že rastlina má počas rastu nepretržitý prístup k živinám,“ hovorí Riemann.
Pomerne drahé
Ale hoci sa teoreticky dá pestovať akákoľvek plodina vertikálne, v dohľadnej dobe sa to nestane. Objemové plodiny, ako je pšenica a kukurica, je možné pestovať oveľa lacnejšie pomocou bežných metód. „Myslím si, že vertikálne poľnohospodárstvo je v súčasnosti obzvlášť vhodné pre čerstvé produkty. Technicky môžeme pestovať akúkoľvek plodinu vrátane pšenice. Vertikálne poľnohospodárstvo je však tiež pomerne drahé. Myslím si, že pestovanie takéhoto hromadného produktu s relatívne nízkou hodnotou nie je v súčasnosti reálne. Aj teraz ceny pšenice rastú kvôli vojne na Ukrajine,“ hovorí Marcelis.
Napriek tomu v miestach ako Singapur a v krajinách ako Spojené arabské emiráty, kde sa približne 90 percent všetkých potravín dováža, sa pestovanie voľne ložených produktov s nízkou hodnotou týmto spôsobom môže vyplatiť. Na druhej strane v Európe môže byť vertikálne pestovanie pšenice dlhodobou možnosťou, ale určite nie v najbližších piatich rokoch.
Vysoká spotreba energie
Hoci budúcnosť vertikálneho poľnohospodárstva vyzerá sľubne, je tu jeden veľký problém. Vyžaduje veľa energie, a preto je veľmi drahý. Presná spotreba energie sa líši od farmy k farme, od systému k systému a závisí od miesta, sezóny a plodiny. Napríklad firma v Grécku spotrebuje v zime na výrobu jedného kilogramu šalátu 2.87 kWh energie, ale v lete len 1.73 kWh. Fínska iFarm vypočítala, že pestovanie ich šalátu počas 90 dní stojí 62.26 kWh za m2. Pri jahodách je to 117.10 kWh na m2.
Dodatočná spotreba energie v porovnaní s bežnými metódami je medzi 14 a 251 percentami, v závislosti od toho, kde sa skleník a vertikálna farma nachádzajú.
Wageningen University & Research a Delft University of Technology uskutočnili štúdiu, v ktorej porovnávali skleníky a vertikálne farmy, označované v štúdii ako továrne na rastliny. Týkalo sa to skleníkov a vertikálnych fariem v Holandsku, Spojených arabských emirátoch a Švédsku. V prípade poslednej menovanej krajiny boli do porovnania zahrnuté skleníky s umelým osvetlením aj bez neho.
„Výroba jedného kilogramu suchého šalátu si vyžaduje vstup 247 kWhe v závode v porovnaní so 70, 111, 182 a 211 kWhe v skleníkoch v Holandsku, Spojených arabských emirátoch a Švédsku (s a bez ďalších umelých osvetlenie),“ uvádzajú vedci v štúdii.
V drsných klimatických podmienkach sa rozdiel v spotrebe energie medzi týmito dvoma spôsobmi pestovania znižuje. Vertikálne farmy môžu byť v niektorých extrémnych klimatických podmienkach energeticky najefektívnejšou voľbou. Ale aj na arktickom severe Švédska a v púštnych podmienkach Spojených arabských emirátov môžu byť skleníky stále nákladovo najefektívnejším spôsobom pestovania.
Optimalizovať
Vertikálne farmy môžu do určitej miery prekonať problém vysokej spotreby elektriny optimalizáciou výroby. Optimálnym nastavením LED osvetlenia a farby môžete ovplyvniť dobu pestovania aj kvalitu úrody. Náklady na farmársku produkciu môžu byť tiež znížené, pretože farma sa stáva viac automatizovanou. Roboty, ktoré pracujú 24 hodín denne, 7 dní v týždni, aby aplikovali živiny v správnom čase, monitorovali výnos rastu a zber, keď je rastlina zrelá, môžu byť nákladnou počiatočnou investíciou.
Postupom času však roboty kompenzujú náklady svojou nepretržitou prácou. Napriek vysokému dopytu po energii a momentálne obmedzenému sortimentu plodín, ktoré sú dostatočne lacné na pestovanie, si vertikálne poľnohospodárstvo získava na popularite. Aj keď chvíľu potrvá, kým svoje jahody dostanete aj z pestovateľskej nádoby vo svojom okolí.