Эксперты бьют тревогу: к 2050 году количество людей на Земле достигнет 10 миллиардов, большинство из которых будут жить в городах. Это потребует увеличения мирового производства продуктов питания на 70%. Но из-за нехватки сельскохозяйственных земель, климатического кризиса и урбанизации современные продовольственные системы не справятся с нагрузкой. Все чаще внимание агрономов обращается в сторону совершенно новой технологии выращивания культур — вертикального земледелия. Попробуем разобраться, чем это способ отличается от традиционного и правда ли при таком подходе удастся решить надвигающийся продовольственный кризис, получить больше урожая и снизить нагрузку на пахотные земли.
Зачем нам вертикальное земледелие?
Вертикальное земледелие — это современная технология ведения сельского хозяйства, использующая методы выращивания культур в помещении.
Идея состоит в том, что продукты растят штабелированными вертикальными слоями. Таким образом растениям требуется меньше почвы или даже вообще не требуется, в то же время повышается эффективность использования воды. Концепция вертикального земледелия не нова. Еще в 6 веке до нашей эры вавилоняне занимались выращиванием растений вертикально, а не горизонтально. Висячие сады Вавилона представляют собой воплощение их навыков садоводства.
Вертикальный подход может гарантировать регулярный выпуск продукции и повысить урожайность благодаря контролируемой среде (включая температуру, свет, влажность), а также искусственному интеллекту.
Как работает вертикальное земледелие
Чтобы понять, как работает вертикальное земледелие, необходимо рассмотреть четыре основных аспекта: физическое расположение, освещение, среда для роста и качество устойчивости. Основная цель вертикального земледелия — увеличить количество продуктов, производимых на квадратный метр. Для этого сельскохозяйственные культуры выращивают в башнеобразной живой структуре.
Для поддержания идеального уровня освещения в помещении сочетают естественный и искусственный свет. Вместо почвы в вертикальном земледелии используют аэропонику, гидропонику или гидропонные материалы для выращивания — чаще всего это мох сфагнум, скорлупа кокосовых орехов и другие непочвенные среды.
Наконец, чтобы уравновесить затраты энергии на сельское хозяйство, технологии включают несколько аспектов устойчивости, такие как гидропоника (выращивание растений без почвы), аэропоника (выращивание растений в воздушной среде без почвы с очень небольшим количеством воды), аквапоника (выращивание рыбы и растений вместе в одном месте). Таким образом, потребление воды в вертикальном земледелии сокращается на 95%.
Топ-3 вертикальных фермерских компаний
Объединенные Арабские Эмираты
В ОАЭ, одном из самых жарких и засушливых мест на планете, есть несколько действующих вертикальных ферм, а совсем недавно открылась самая большая из них.
На площади 330 000 квадратных футов (это больше трех квадратных городских кварталов) расположилась ECO-1 — эта ферма является самой большой не только в Эмиратах, но и во всем мире.
Объект работает так же, как и другие вертикальные фермы, то есть с использованием светодиодного освещения и тщательно подобранного коктейля питательных веществ для выращивания растений без почвы и солнечного света. Предприятие в Дубае способно производить более 900 000 тонн листовой зелени в год. Тут выращивают салат, рукколу, салатную смесь и шпинат.
Зелень с этой фермы поставляют прямо на борт рейсов «Эмирейтс», а также продают в продуктовых магазинах ОАЭ. Поскольку продукт выращивается в стерильной среде без пестицидов, гербицидов или химикатов, то сразу с грядки готов к употреблению — его не нужно мыть.
Япония
«Spread» — одна из ведущих компаний в области вертикального земледелия в Азии. Компания основана в 2006 году с целью «создания устойчивого общества». «Spread» широко известна своим хрустящим и мягким салатом, а также сладкой клубникой, которые продаются в более чем 4500 продуктовых магазинах по всей Японии. Вертикальная инновационная технология обеспечивает высокое качество и урожайность круглый год, независимо от погодных условий. Кроме того, по сравнению с традиционным выращиванием затрачивается на 99% меньше воды и на 30% меньше продуктов теряется в процессе производства.
Гонконг
«Farm66» — одна из крупнейших в Гонконге современных крытых аквапонных ферм. В 2016 году ее наградили Сертификатом за заслуги перед технологиями (HKAI). С момента своего основания в 2013 году компания разрабатывает и практикует концепцию городского фермерства. В помещении, защищенном от погодных условий, птиц, вредителей и бактерий, «Farm66» выращивает такие продукты, как листовая зелень, травы (базилик, укроп) и фрукты. Затем их продают крупные розничные перекупщики. С учетом ограниченного пространства и чрезвычайно высокой плотности населения Гонконг почти полностью зависит от импорта продуктов питания. Вертикальное земледелие позволит стране избавиться от этой зависимости.
Будущее вертикального земледелия
Вертикальное сельское хозяйство многие называют «фермой будущего», и не без оснований. Это особенно актуально с учетом того, что к 2050 году большая часть населения мира переедет в города. Эксперты считают, что в скором будущем новая «зеленая» технология легко может встроиться в здания, города и даже транспортные контейнеры, что существенно снизит транспортные расходы и выбросы.
Согласно отчету Всемирного фонда дикой природы (WWF) за 2020 год, с 2018 года модель вертикального земледелия в закрытых помещениях выросла более чем на 24% в год, и ожидается, что к 2024 году объем продаж во всем мире достигнет 3 миллиардов долларов. Этот сектор уже успешно процветает в азиатских странах, включая Японию, Китай, Сингапур, Южную Корею, Тайвань и Таиланд. Вертикальные фермы также можно найти в Германии, Франции, Великобритании и Нидерландах, а также в других странах Европы.
Преимущества вертикального земледелия
- Экономия места. Это самое очевидное преимущество, которое дает вертикальное земледелие. Сложенные слои не занимают много места и вознаграждают большим количеством урожая. В современных стесненных земельных условиях каждый может стать садоводом независимо от того, есть у него сад или нет.
- Меньшее потребление воды. При традиционном выращивании культур обеспечить правильное количество воды, доставленной к корням растений, не так-то просто. Из-за жаркой погоды и неэффективных методов полива много воды теряется. Но при вертикальном земледелии вода рециркулирует, и каждая капля используется эффективно, что приводит к меньшим потерям жидкости.
- Больше урожая. Можно одновременно выращивать больше урожая и увеличивать производство еды. Не придется выбирать между культурами, чтобы приспособить ограниченное садовое пространство. А с помощью эффективных методов подкормки и полива получится еще больше урожая.
- Контролируемая среда. В отличие от открытого сада, подверженного колебаниям температуры, солнечного света и мороза, вертикальное озеленение дает больше контроля над условиями выращивания растений. Это повышает шансы урожая на успех и снижает его потери в результате болезней, суровых погодных условий и безжалостных вредителей.
Недостатки вертикального земледелия
Некоторые критики называют вертикальное земледелие «салатом для богатых» и говорят, что огромные затраты энергии, необходимые для питания вертикальных ферм и теплиц, делают эту практику гораздо менее экологичной, чем предполагает брендинг. Другие эксперты недоумевают, как сторонники вертикального земледелия могут накормить мир салатом и петрушкой.
Вертикальные фермы не публикуют данные о том, сколько энергии они используют. Так, отчет о глобальной переписи населения CEA 2021 года показал, что производители теплиц использовали в среднем в 15-20 раз больше энергии, а вертикальные фермы использовали в 100 раз больше энергии, чем производители салата на открытом воздухе. В том же отчете отмечается, что мелкие объекты потребляют значительно больше энергии по сравнению с более крупными аналогами.
Кроме того, затраты на техническое обслуживание процессов автоматизации и полива настолько высоки, что большинство фермеров ограничиваются листовой зеленью, салатом и травами, исходя из этих затрат.
Тем не менее, вертикальное земледелие является подающей надежды новой технологией. Возможно, в скором будущем найдется оптимальное решение как строить вертикальные теплицы рядом с декарбонизирующими промышленными центрами, чтобы фермы могли улавливать их тепло и углекислый газ для экономии затрат на электроэнергию.
По материалам: earth.org, theguardian.com, singularityhub.com, caes.ucdavis.edu, aerofarms.com
