Создание вертикальных ферм как возможность развития городского сельского хозяйства

По данным ООН, человечество лишилось около двух миллиардов гектар плодородных земель. Это больше, чем вся территория мирового агропромышленного комплекса. Вертикальная ферма — это многоэтажная теплица, которую можно разместить в любом закрытом помещении. Большинство растений выращиваются на таких фермах под контролем техники и человека. Это позволяет собирать урожаи круглый год и значительно экономить ресурсы — свет, воду и электричество. Например, вырастить салат в 2 раза быстрее, используя на 95 % меньше воды и в 2 раза меньше удобрений [1].

Говоря о вертикальном фарминге, следует упомянуть и об уже существующих аналогах [2]. В Сингапуре находится первая в мире вертикальная ферма Sky Greens. В настоящее время на Sky Greens выращиваются зелень и овощи в 38-ярусных контейнерах, которые вращаются вокруг девятиметровых алюминиевых башен. Благодаря этому растения получают достаточное количество воды, солнечного света и воздуха и дают урожайность, в 10 раз превышающую результаты открытого грунта.

На востоке Японии в префектуре Мияги расположена Mirai Corp. Светодиодные фонари излучают свет на специальных длинных волнах, что позволяет производить 10 000 головок салата в день.

Компания Infarm владеет 50 вертикальными фермами в Берлине. Всего на них выращивается 200 сортов овощей, фруктов, трав и зелени. Технологии помогают адаптировать уровень освещенности, температуру, pH и состав питательных веществ индивидуально для каждого сорта растений.

Таблица 1.

Преимущества и недостатки вертикальных ферм

Положительной стороной вертикальных ферм является их эффективность [3]. Финансовые затраты  на закупку пестицидов или инсектицидов минимальны, так как производство ведется в удобно контролируемой среде. Защита от неблагоприятных погодных условий. В отличии от традиционного фермерства, на вертикальной ферме температурный уровень регулируется. Экономия водных ресурсов и непроизводительных расходов. Почти 70% мировой питьевой воды используется в традиционном земледелии, в то время как вертикальное сельское хозяйство нуждается лишь в 30-40%  водных ресурсов. Отсутствие испорченной продукции. Необходимость в транспортных расходах для перевозки продукции из одного места в другое исключена, так как все сельскохозяйственные культуры предназначены к потреблению в черте одного города.

Отрицательными сторонами вертикальных ферм являются высокие издержки. Для воплощения данной идеи предприниматель должен быть готовым к крупным финансовым вложениям. Ограниченность сортов овощей и фруктов. Невозможно культивировать абсолютно все сорта овощей и фруктов. Контролируемый микроклимат позволяет выращивать лишь некоторые сорта овощей и фруктов.

Возможные и очевидные результаты проекта. Создание высокотехнологичных ферм в пределах города и обеспечение свежей и экологически чистой продукцией. Уменьшение затрат на электричество и воду, а также сокращение отрицательного воздействия на почву пахотных земель. В долгосрочном эффекте обустройство таких ферм в крупных городах и азвитие городского сельского хозяйства.

Особенности работы вертикальных ферм:

• рассаду проращивают в грунте;
• культуры размещают на разных уровнях друг над другом;
• вместо грунта — субстрат, вместо удобрений — раствор с питательными веществами; солнце заменяют светодиоды или ультрафиолетовые лампы;
• микроклимат поддерживает автоматика;
• урожай не зависит от погоды, вредителей или экологии;
• отходы перерабатывают, экономят электроэнергию и воду;
• гербицидов, пестицидов и нитратов не вносят — только органические технологии.

Таблица 2.

SWOT-анализ проекта

В вертикальных фермах применяют 3 основные технологии: гидропонику, аэропонику и аквапонику [4].

Гидропоника — очень древняя технология. Ученые уверяют, что она дала жизнь одному из семи “чудес света” — Висячим садам Семирамиды в Вавилоне, а также плавающим плантациям ацтеков Северной Америки. Растения помещают в раствор, который содержит питательные вещества.

Тем не менее, в водном растворе корни не получают достаточно кислорода. Поэтому перед погружением растения “садят” в заменитель грунта, субстрат из органических, неорганических или ионообменных материалов.

Аэропонику считают одним из методов гидропоники. Первую аэропонную установку сконструировал русский ботаник Владимир Арциховский в 1911 году. Особенность аэропоники заключается в том, что субстрат отсутствует, а насос распыляет раствор в воздухе, окружающем корни. Благодаря аэропонике овощи на 100% насыщаются кислородом и углекислым газом. Согласно исследованиям NASA, урожайность увеличивается на 20%, в сравнении с гидропоникой. Зато питательного раствора расходуется меньше на 25%, а воды — на 35%.

Термин “аквапоника” возник сравнительно недавно, а в основе лежит идея выращивать растения и рыб в симбиозе. Аквапонная установка позволяет сэкономить на удобрениях (рабочий раствор) и воде (одно и тоже количество циркулирует непрерывно). Основная часть расходов — корм для рыб и электроэнергия для насосов.

Все эти сектора могут подпитываться альтернативными источниками энергии, повышая экологичность продукта. Солнечные батареи и генераторы на биогазе. Секторам с гидропоникой нужно на 70% меньше воды, чем растениям, которые находятся на полях. Идеальные условия создаются благодаря контролю температуры, углекислого газа и влажности воздуха.

Конструкция вертикальной фермы защищает культуры от погодных катаклизмов и гарантирует полный урожай. А на выходе получается экологичный товар, так как здесь практически не используются пестициды.