Vertikal gård

En vertikal gård  är ett generaliserat namn för ett högautomatiserat agroindustriellt komplex för odling av växtväxter med hydroponik eller aeroponiska metoder inomhus inuti en byggnad speciellt designad eller anpassad för detta ändamål. De huvudsakliga skillnaderna mellan vertikalt jordbruk och traditionellt växthusbruk är planteringar i flera nivåer och fullt kontrollerat inomhusklimat. Termen och idén beror på Dixon Despommier [1] .

Från och med 2020 finns det en motsvarighet till cirka 30 hektar aktiv vertikal jordbruksmark i världen [2] . Den moderna användningen av flernivåställ i kombination med LED- baserad fytobelysning , automatisering av bevattning och gödseltillförsel, gör det möjligt att öka skörden per ytenhet med 5 eller fler gånger på vertikala gårdar jämfört med traditionella jordbruksmetoder [3 ] . Rapporterna från Europeiska kommissionen [4] och Världsnaturfonden [5] erkänner den större miljösäkerheten hos vertikala gårdar jämfört med jordbruksproduktion i växthus.

Vertikala gårdsdesigner hävdar följande egenskaper:

• grödans stabilitet, som inte beror på naturliga förhållanden;
• användningen av informationsteknik, särskilt sakernas internet och maskinseende för att kontrollera och optimera grödans tillväxt;
• användningen av vattenuppsamlings- och reningssystem som minskar vattenförbrukningen med 95 % jämfört med traditionell jordbruksproduktion;
• ökad konsumtion av koldioxid;
• sluten cykelventilation, rening och jonisering av luft i odlingsrummen, vilket gör det möjligt att utesluta förekomsten av skadedjur och fytopatologier, användning av bekämpningsmedel , herbicider och insekticider ;
• flexibel design med möjlighet till enkel expansion av produktionen;
• möjligheten att placeras inom staden, i ombyggda industriella infrastrukturanläggningar;
• energioberoende (vid användning av sol- och vindenergi).

Historik

Begreppet en vertikal gård formulerades av Columbia University professor Dixon Despommier [6] . 1999 genomförde han en studie för att beräkna hur mycket vegetabilisk mat som kunde produceras med hjälp av växthusmetoden med hjälp av taken på New Yorks skyskrapor som areal. Forskarstuderande som utförde arbetet kom till slutsatsen att sådana gårdar bara kunde föda cirka 1000 människor [7] . Missnöjd med resultaten postulerade Despommier möjligheten att odla växter inomhus på flera vertikala nivåer [7] och föreslog en 30-våningars vertikal gård utrustad med artificiell belysning, hydroponiska och aeroponiska ställningar [8] som skulle kunna producera tillräckligt med mat för att mata 50 000 personer [7] . På de övre våningarna i den skyskrapa som han designade planerades att odla cirka 100 sorters frukt och grönsaker, och på de nedre våningarna - placeringen av en fjäderfäfarm och akvarier för industriell fiskproduktion, som skulle använda skördeavfall som mat för fiskar och fåglar. Despommiers skyskrapagård har inte byggts hittills, men den populariserade idén om vertikalt jordbruk och inspirerade många efterföljande projekt [7] .

Tillväxten av industrin 2000-2010 hölls tillbaka av höga energikostnader för fytobelysning av vertikala gårdar, kommersiella projekt nådde inte lönsamhet [9] . Men under det följande decenniet möjliggjorde ökningen av effektiviteten för LED-belysning [10] och minskningen av priset på el från förnybara källor den kommersiella "vertikala" produktionen av salladsörter, grönsaker och bär, såväl som uppkomsten av teknikutvecklare och utrustningstillverkare för industrin.

Mellan 2014 och 2020 investerades totalt cirka 1,8 miljarder dollar i nystartade företag [11] . Ett antal specialiserade industrinyhetspublikationer [12] har skapats och finns för närvarande , såväl som en internationell Vertical Farming Association med huvudkontor i München, Tyskland.

Den totala globala marknaden för vertikala gårdar enligt Globe Newswire uppgick 2020 till 3 miljarder US-dollar, varav marknaderna i USA, Kina, Japan och Tyskland är de viktigaste [13] . För 2021, enligt [14] Despommier, är de ledande länderna i införandet av vertikala gårdar Japan (antalet uppskattas i hundratals), Taiwan (cirka 150) och USA (100-150). Under de kommande åren förutspår analytiker [13] [15] en betydande ökning av investeringar och omsättning i branschen.

Huvudtyper av vertikala gårdar

• Hydroponisk (mindre ofta, aeroponisk ) jordbruksproduktion specialiserad på odling av grönsaker, sallader, grönsaker, bär, vanligtvis belägna i omprofilerade kommersiella, lagerlokaler, lätta industrilokaler;
• Akvakultursystem som kombinerar vattenbruk (fisk eller vattenlevande djur) och hydroponisk växtodling;
• Groningsrum, vilket gör det möjligt att säkerställa en hög andel frögroning för preliminär beredning av plantor i stora växthuskomplex;
• Gårdar av containertyp som flyttas med lastbilar;
• Växande block med små volymer, sk. "croppers", som är skyltfönster för att odla greener i det sista mognadsskedet, placerade på försäljningsställen.

Miljöfördelar

Ekologer noterar den potentiella långsiktiga positiva miljöeffekten av vertikala gårdar, med deras massiva introduktion [16] . Det noteras att vertikala gårdar inte förorenar avloppsvatten och inte kräver användning av bekämpningsmedel, inte leder till jorderosion och har betydligt lägre utsläpp av växthusgaser som metan, kväve och koldioxid [16] . Full kontroll över produktionsprocessen inkl. hygienisk kontroll, minimerar sannolikheten för patogen kontaminering av produkten och förbättrar produktens enhetlighet, näringsvärde, smak och hållbarhet [17] .

På en vertikal gård, tack vare ett kontrollerat mikroklimat och användningen av en sluten bevattningscykel, minskar vattenförbrukningen avsevärt [16] , vilket gör denna produktionsmetod att föredra i regioner med vattenbrist.

Enligt miljöpartisten och TV-presentatören Sir David Attenborough , uttryckt i filmen Life on Our Planet , bör produktionen av vegetabiliska livsmedel flyttas till lokaler inne i städerna för att bevara den biologiska mångfalden och bidra till en hållbar utveckling mot bakgrund av en ökning av världens befolkning.

Vi kan producera mat under nya förutsättningar i lokaler inom stadens gränser. Genom att ändra vår inställning till gården kan vi ta tillbaka de territorier som vi tog till oss för jordbruket. Och detta är viktigt, eftersom vi behöver så mycket fri mark som möjligt.Attenborough, David

Enligt Dixon Despommier kommer varje enhet odlingsareal på en vertikal gård att frigöra 10 till 20 enheter mark av samma område som för närvarande ockuperas av jordbruket [18] .

Kulinarisk mognad av produkter

Vertikala gårdar byggs vanligtvis i eller nära städer för att minimera tiden mellan skörd och försäljning. Produkterna från vertikala gårdar kan alltså erhållas av masskonsumenten vid mognadstoppen [19] och eliminerar behovet av mognad , behandling med eten eller andra kemikalier, vilket vanligtvis är fallet med massgrödor [20] . Det antas att detta tillvägagångssätt kan lösa problemet med "smaklösa" produkter från industriell växtodling, förse masskonsumenten med helt mogna grönsaker, och inte i stadierna av "avtagbar", "teknisk" eller "konsument" mognad [21] .

Ekonomisk genomförbarhet

Otroligt effektiv utrymmesanvändning som främsta fördel står i kontrast till hög energiförbrukning som största nackdelen med vertikala gårdar. Det noteras att produktionen på en vertikal gård är ungefär tio gånger effektivare än i växthus och hundra gånger effektivare än på ett öppet fält [22] , men de höga energikostnaderna [23] [24] för vertikalt jordbruk komplicerar dess konkurrens med traditionellt jordbruk [ 25] [26] .

Förespråkare för vertikala gårdar citerar Heights' lag , enligt vilken minskningen av kostnaden för en LED- lumen är proportionell mot ökningen av dess effektivitet. Mängden fotosyntetiskt aktiv strålning från moderna fytolampor under tioårsperioden från 2008 till 2018 har mer än tredubblats [27] . Samtidigt fortsätter priserna på belysningsutrustning baserad på lysdioder att sjunka. Enligt Europeiska kommissionens rapport [28] kommer marknaden för växtbelysning att växa avsevärt under de kommande åren mot bakgrund av övergången från "växthusens era" till "den vertikala jordbrukens era" [28] .

Andra forskare menar att den relativa ekonomiska lönsamheten för vertikala gårdar direkt beror på de klimatförhållanden under vilka den jämförda jordbruksproduktionen är belägen, och de försöker identifiera geografiska regioner där det är motiverat att ersätta växthusproduktionen med en vertikal gård [29] . En detaljerad jämförelse av kostnader som skulle inkludera drifts- och transportkostnader, uppvärmnings- och belysningskostnader, kostnaden för gödningsmedel och behandlingar för grödor och markskydd, underhåll, bortskaffande och återvinning av förbrukningsvaror, med hänsyn tagen till användningen av energi från både förnybara och icke-förnybara resurser, och möjligheten till återvinning av dem, har för närvarande inte genomförts [9] [22] .

Anteckningar

1. ↑ Despommier, Dickson. The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century  (engelska) . - New York: Macmillan, 2010. - P. 320. - ISBN 1429946040 .
2. ↑ Terazono, Emiko . Vertikal jordbruk: hopp eller hype? , Financial Times  (31 oktober 2020). Arkiverad från originalet den 28 mars 2021. Hämtad 2 april 2021.
3. ↑ Benke, Kurt; Tomkins, Bruce (2017-01-01). "Framtida system för livsmedelsproduktion: vertikalt jordbruk och jordbruk med kontrollerad miljö". Hållbarhet: vetenskap, praktik och policy . 13 (1): 13-26. DOI : 10.1080/15487733.2017.1394054 .
4. ↑ James McEldowney. Urbant jordbruk i  Europa . Europaparlamentet (december 2017). doi : 10.2861/413185 . Hämtad 15 maj 2021. Arkiverad från originalet 21 augusti 2021.
5. ↑ Jordfritt inomhusbruk: Fas I: Undersöker industrin och effekterna av jordbruk med kontrollerad miljö | Publikationer | W.W.F. _ Hämtad 15 maj 2021. Arkiverad från originalet 14 juni 2021. (obestämd)
6. ↑ Dickson Despommier | Columbia folkhälsa . www.publichealth.columbia.edu . Hämtad 3 november 2021. Arkiverad från originalet 15 november 2021. (obestämd)
7. ↑ 1 2 3 4 Arnie Cooper. Går upp? Vertikalt jordbruk i höghus väcker  förhoppningar . Pacific Standard . Hämtad 3 november 2021. Arkiverad från originalet 8 augusti 2019.
8. ↑ Att växa upp : Skyskrapagårdar ses som ett sätt att producera mat lokalt - och minska utsläppen av växthusgaser  . Scientific American . Hämtad 3 november 2021. Arkiverad från originalet 14 juli 2016.
9. ↑ 1 2 Allegaert, Simon D. Vertikal gårdsindustri : utforskande forskning av en ond situation  . Waeningen University (2020). Hämtad 15 maj 2021. Arkiverad från originalet 7 mars 2022.
10. ↑ Zissis, G., Bertoldi, P., Serrenho, T. Uppdatering om statusen för LED-belysningsvärldsmarknaden sedan 2018  . Europeiska unionens publikationsbyrå (2018). doi : 10.2760/759859 . Hämtad 15 maj 2021. Arkiverad från originalet 15 januari 2021.
11. ↑ Terazono, Emiko . Vertikal jordbruk: hopp eller hype? , Financial Times  (31 oktober 2020). Arkiverad 18 november 2021. Hämtad 3 november 2021.
12. ↑ Eric W. Stein. De transformativa miljöeffekterna Storskalig inomhusodling kan ha på luft, vatten och mark  //  Luft-, mark- och vattenforskning. — 2021-01-01. — Vol. 14 . — P. 1178622121995819 . — ISSN 1178-6221 . - doi : 10.1177/1178622121995819 .
13. ↑ 1 2 Global vertikal jordbruksindustri/ . Intrado GlobeNewswire . Hämtad 24 maj 2021. Arkiverad från originalet 24 maj 2021. (obestämd)
14. ↑ FÖRHANDLING AV FI-RAPPORTEN : VERTIKALT LANDBRUKNINGSCONCEPT SOM UPPLEVAR EN OTROLIG TILLVÄXT  . Food Institute (19 juli 2021). Hämtad 22 juli 2021. Arkiverad från originalet 22 juli 2021.
15. ↑ Beräknad vertikal jordbruksmarknad över hela världen 2019 och 2025/ . Statista . Hämtad 24 maj 2021. Arkiverad från originalet 19 augusti 2021. (obestämd)
16. ↑ 1 2 3 Stein, Eric W. De transformativa miljöeffekterna som storskaligt inomhusbruk kan ha på luft, vatten och jord  . Sage . Pennsylvania State University (27 januari 2021). doi : 10.1177/1178622121995819 . Hämtad 26 maj 2021. Arkiverad från originalet 23 januari 2022.
17. ↑ SH van Delden, M. SharathKumar, M. Butturini, LJA Graamans, E. Heuvelink. Nuvarande status och framtida utmaningar vid implementering och uppskalning av vertikala jordbrukssystem  (engelska)  // Nature Food. — 2021-12. — Vol. 2 , iss. 12 . — S. 944–956 . — ISSN 2662-1355 . - doi : 10.1038/s43016-021-00402-w . Arkiverad från originalet den 22 april 2022.
18. ↑ En gård på varje våning arkiverad 5 juli 2021 på Wayback Machine , New York Times, 23 augusti 2009
19. ↑ Taylor, Justin. Kapitaltillväxt: Precisionsjordbruk och vertikalt jordbruk i företagens livsmedelsregime  . CUNY akademiska verk . City University of New York (1 maj 2018). Hämtad: 26 maj 2021.
20. ↑ https://www.longdom.org/abstract/strategies-used-to-prolong-the-shelf-life-of-fresh-commodities-17293.html Arkiverad 2 juni 2021 på Wayback Machine Strategier som används för att förlänga Hållbarhet för färskvaror
21. ↑ http://agrolib.ru/rastenievodstvo/item/f00/s01/e0001946/index.shtml Arkiverad 10 september 2019 på Wayback Machine Ripeness. Agricultural Encyclopedia
22. ↑ 1 2 Eero Hallikainen. Livscykelbedömning av vertikalt  jordbruk . — 2019-01-28. Arkiverad från originalet den 25 februari 2021.
23. ↑ Severson, Kim . Ingen jord. Inga växtsäsonger. Lägg bara till vatten och teknik. , The New York Times  (6 juli 2021). Arkiverad från originalet den 28 juli 2021. Hämtad 29 juli 2021.
24. ↑ Alicia Cohn. Jämvikt/Hållbarhet - Presenterat av NextEra Energy - Torr varm amerikansk sommar: Förändringar i klimatet belastar sömnläger  . The Hill (6 juli 2021). Hämtad 29 juli 2021. Arkiverad från originalet 29 juli 2021.
25. ↑ https://www.nbcnews.com/id/wbna21154137 Arkiverad 11 maj 2021 på Wayback Machine Kan vertikalt jordbruk vara framtiden?
26. ↑ https://www.aier.org/article/its-not-the-end-of-agriculture-as-we-know-it/ Arkiverad 24 januari 2021 på Wayback Machine It's Not the End of Agriculture as We vet det
27. ↑ Morgan Pattison, Paul; Hansen, Monica. LED-belysningseffektivitet: Status och anvisningar (EN) // Comptes Rendus Physique. — 2018. Arkiverad den 2 juni 2021.
28. ↑ 1 2 Uppdatering om status för LED-belysning världsmarknaden sedan 2018 . Arkiverad från originalet den 2 juni 2021.
29. ↑ Graamans, Luuk; Baeza, Esteban. Växtfabriker kontra växthus: Jämförelse av resursanvändningseffektivitet  . researchgate . Jordbrukssystem (2 november 2017). doi : 10.1016/j.agsy.2017.11.003 . Hämtad 26 maj 2021. Arkiverad från originalet 2 juni 2021.