Pionowa uprawa płodów rolnych. Ściana zamiast pola
Firma, która wykorzystuje roboty i algorytmy do nawadniania i dostarczania składników odżywczych dla owoców i warzyw, otrzymała w ubiegłym roku od inwestorów aż 500 milionów dolarów na rozwój nowoczesnych technologii produkcji żywności. Inne firmy działające w rejonie San Francisco, takie jak Iron Ox Robotic Farms, również opierają się na robotyzacji w całym procesie, od sadzenia do nawożenia roślin i zbiorów, i, jak podają, mają podobne plony.
Duża gęstość uprawy i kontrola w całym cyklu produkcyjnym zmniejsza występowanie szkodników i chorób, a także obniża koszty transportu, co oznacza, że głównym wydatkiem jest praca (stąd sens robotyzacji), wraz z początkową inwestycją w instalację i energią, która jest coraz tańsza i bardziej wydajna dzięki rozwojowi energii słonecznej i technologii LED do oświetlenia.
Inna firma ag-tech, fińska iFarm, założona trzy lata temu, dostarcza rozwiązania techniczne do około pięćdziesięciu wertykalnych projektów farm w Europie i na Bliskim Wschodzie, obejmujących łącznie jedenaście tysięcy metrów kwadratowych. Obecnie jest w stanie zautomatyzować opiekę nad około 120 odmianami roślin i chce powiększyć tę liczbę do pięciuset do 2025 roku. Kolejne, takie jak Rise Gardens, specjalizują się w sprzęcie i oprogramowaniu domowych zestawów hydroponicznych, które mogą być montowane w czasie krótszym niż godzina w stylu podobnym do produktów IKEA, która, nawiasem mówiąc, również oferuje podobny produkt.
Startupów ag-tech jest znacznie więcej. To m.in. Eden Green, Bowery Farming, BrightFarms, Freight Farms, AeroFarms. To szybko rozwijający się sektor, który stawia głównie na rolnictwo wertykalne i i bardziej ogólnie na nowoczesne szklarnie.
W wodzie, w wodzie z rybami i w powietrzu
Rolnictwo wertykalne to najczęściej uprawa prowadzona w kontrolowanych warunkach środowiskowych oraz bezglebowe techniki rolnicze, takie jak hydroponika, akwaponika i aeroponika. Może być prowadzone w specjalnie zbudowanych szklarniach, ale równie w budynkach, kontenerach morskich, tunelach i opuszczonych szybach kopalnianych. W 2020 r. szacowano, że na świecie istnieje ekwiwalent około 30 hektarów czynnych upraw wertykalnych.
Nowoczesna koncepcja wertykalnego rolnictwa została zaproponowana w 1999 r. przez profesora Dicksona Despommiera, specjalistę w zakresie zdrowia na Uniwersytecie Columbia. Despommier i jego studenci przedstawili projekt farmy w wieżowcu, która mogłaby wyżywić 50 tys. osób. Chociaż projekt ten nie został jeszcze zbudowany, z powodzeniem spopularyzował ideę pionowego rolnictwa. Obecne zastosowania pionowego rolnictwa w połączeniu z innymi najnowocześniejszymi technologiami, takimi jak specjalistyczne oświetlenie LED, przyniosły ponad dziesięciokrotnie większe plony niż w przypadku tradycyjnych metod uprawy.
Główną zaletą wykorzystania technologii pionowego rolnictwa jest zwiększona wydajność upraw, która pochodzi z mniejszej jednostki powierzchni wymaganej ziemi. Zwiększona jest też zdolność do uprawy większej różnorodności roślin naraz, ponieważ uprawy nie dzielą tej samej działki ziemi podczas wzrostu. Dodatkowo, uprawy są odporne na zakłócenia pogody ze względu na to, że zwykle umieszcza się je w pomieszczeniach, co oznacza mniejszy poziom strat z powodu ekstremalnych lub nieoczekiwanych zdarzeń pogodowych. Ze względu na ograniczone wykorzystanie gruntów, pionowe rolnictwo jest mniej uciążliwe dla rodzimych roślin i zwierząt, co sprzyja ochronie lokalnej flory i fauny.
W stosowanych w farmach wertykalnych często systemach hydroponicznych korzenie roślin są zanurzone w ciekłych roztworach zawierających makroelementy, takie jak azot, fosfor, siarka, potas, wapń i magnez, jak również pierwiastki śladowe, w tym żelazo, chlor, mangan, bor, cynk, miedź i molibden. Badania wykazały, że w porównaniu z rolnictwem konwencjonalnym, rolnictwo hydroponiczne może zwiększyć plon sałaty z danej powierzchni (2) jedenastokrotnie, wymagając jednocześnie trzynaście razy mniej wody. Ze względu na te zalety hydroponika jest dominującym systemem uprawy stosowanym w rolnictwie wertykalnym.
Akwaponika posuwa hydroponikę o krok dalej, integrując produkcję roślin lądowych z produkcją organizmów wodnych w systemie zamkniętego obiegu, który naśladuje samą naturę. Bogate w składniki odżywcze ścieki ze zbiorników rybnych są filtrowane przez urządzenie do usuwania ciał stałych, a następnie kierowane do biofiltra, gdzie toksyczny amoniak jest przekształcany w pożywny azotan. Wchłaniając składniki odżywcze, rośliny oczyszczają ścieki, które są zawracane z powrotem do zbiorników z rybami. Ponadto rośliny zużywają dwutlenek węgla produkowany przez ryby, a woda w zbiornikach z rybami uzyskuje ciepło i pomaga szklarni utrzymać temperaturę w nocy, aby zaoszczędzić energię.
Wynalazek aeroponiki wiąże się z inicjatywą NASA, aby znaleźć skuteczny sposób na uprawę roślin w przestrzeni kosmicznej. W przeciwieństwie do konwencjonalnej hydroponiki i akwaponiki, aeroponika nie wymaga żadnego płynnego lub stałego medium do uprawy roślin. Zamiast tego płynny roztwór ze składnikami odżywczymi jest rozpylany w komorach powietrznych, w których zawieszone są rośliny.
Aeroponika jest najbardziej zrównoważoną techniką uprawy bezglebowej, ponieważ zużywa do 90 proc. mniej wody niż najbardziej wydajne konwencjonalne systemy hydroponiczne i nie wymaga wymiany podłoża uprawowego. Obecnie systemy aeroponiczne nie są szeroko stosowane w rolnictwie pionowym, ale zaczynają przyciągać znaczącą uwagę.
Technologie pionowego rolnictwa napotykają wyzwania ekonomiczne związane z dużymi kosztami początkowymi w porównaniu z tradycyjnymi gospodarstwami. Według raportu "The Financial Times", opublikowanego w 2020 roku, większość firm zajmujących się pionowym rolnictwem nie przynosi zysków, z wyjątkiem kilku japońskich firm. W Wiktorii, Australia, koszt "hipotetycznej dziesięciopoziomowej farmy pionowej" oszacowano na ponad 850 razy więcej na metr kwadratowy ziemi uprawnej w porównaniu z tradycyjną farmą w wiejską w tej samej okolicy. Pionowe farmy mają również duże zapotrzebowanie na energię ze względu na wykorzystanie dodatkowego światła, diod LED.
Perspektywa dla wertykalnych upraw zatem nie wygląda tak jednoznacznie różowo. Jednak, nie wiadomo, czy nie potrzeba tu po prostu ekonomii skali.
Mirosław Usidus
