Vertikalna poljoprivreda se širi po Europi i istražuje se sve vrste novih vrsta usjeva. Ali još uvijek ima izazova koje treba savladati.
Prazne poslovne zgrade, u kojima usjevi mogu rasti naslagani jedan na drugi, sloj za slojem. Ili u kontejneru u vašem susjedstvu, vertikalna poljoprivreda nudi mnoge mogućnosti. Možete uzgajati usjeve gdje god želite. Za to vam nisu potrebna polja. Uzgoj je održiv, efikasan i potpuno kontrolisan. Ne trebaju vam nikakvi pesticidi, nema emisije nutrijenata, a potrošnja vode je samo između 2 i 4 litre po kilogramu povrća. Još uvijek postoji veliki problem: potrošnja energije. Još uvijek vrijedno radimo na tome.
Vertikalna poljoprivreda je u porastu širom Evrope. Posebno je pogodan za uzgoj usjeva u urbanim sredinama gdje je prostor na prvom mjestu. Može čak garantovati sigurnost hrane u zemljama manje prilagođenim konvencionalnoj poljoprivredi. No, iako su prvi usjevi već u prodaji u nekim zemljama, sigurno će proći nekoliko godina prije nego što proizvodi s vertikalnih farmi masovno stignu na police supermarketa.
Promjena prehrane i povećana potražnja
Uz uzgojeno meso, vertikalna poljoprivreda se često predstavlja kao ključno rješenje za borbu protiv budućih prehrambenih kriza. Ali zašto su nam uopće potrebne vertikalne farme? Zašto jednostavno ne nastavimo da radimo na starinski način, kao što smo radili proteklih 10,000 godina?
Potražnja za hranom raste svake godine. Prema Ujedinjenim nacijama, svjetska populacija će porasti na 9.7 milijardi ljudi 2050. Svi ovi ljudi trebaju hranu. Ali uzgoj usjeva na tradicionalan način postaje sve veći problem. Zbog klimatskih promjena mijenjaju se uslovi uzgoja, tako da više ne možete uzgajati neke usjeve gdje ste nekada mogli. Ekstremni vremenski događaji i jake oluje svake godine uništavaju više usjeva. A na nekim mjestima zemlja je manje hranljiva nego što je bila.
Osim što moramo zadovoljiti buduću potražnju za svježom hranom, naše prehrambene navike su također veoma različite od prije jednog stoljeća. “Više ne jedemo sezonski. Zimi jedemo salate i bobičasto voće koje uvozimo,” kaže izvršni direktor Anders Riemann iz Nordic Harvest-a, najveće hidroponske farme u Evropi.
Uzgajivači na vertikalnoj farmi nose zaštitnu odjeću kako bi spriječili ulazak neželjenih bakterija na farmu. Na taj način mogu izbjeći upotrebu pesticida.
Ljetna žetva sa Arktika
Vertikalne farme se mogu graditi gotovo svuda. Što znači da više ne morate uvoziti kivi sa Novog Zelanda, već da ih možete uzgajati na takvoj farmi u svojoj regiji. Time se štedi velika količina CO2 koja se emituje.
Kako funkcioniše?
„Za mene je potpuna kontrola velika prednost vertikalne poljoprivrede. Zaista možemo optimizirati proces i točno znati koliko želimo rasti i kakvog kvaliteta,” kaže Leo Marcelis, profesor hortikulture i fiziologije proizvoda na Wageningen University & Research.
Od opskrbe vodom do dnevne svjetlosti, temperature i pristupa mineralima i bakterijama. Vertikalna poljoprivreda se odvija u izuzetno kontrolisanim uslovima. Usjevi se uzgajaju u zatvorenom prostoru, sa LED svjetlima umjesto sunčeve svjetlosti. LED sijalice su male, izdržljive, isplative i ne emituju toplotu. Kako sunce zalazi na kraju dana, ova svjetla mogu svijetliti koliko god je potrebno.
Poljoprivrednik može manipulisati dnevnim i noćnim ritmom biljke kako bi optimizirao prinos rasta. Tokom dana, biljke stvaraju škrob u listovima, koji se razgrađuje u šećer i prenosi u ostatak biljke noću. Nekim biljkama je potrebno više od 12 sati svjetlosti dnevno za rast, drugima manje. Vertikalni uzgoj omogućava bilo kojoj vrsti biljke da dobije količinu dnevne svjetlosti koja joj je potrebna za najbolji rast.
Rast s različitim bojama svjetlosti
Boje ovih svjetala su posebno važne za optimizaciju prinosa rasta. Istraživači su se uglavnom fokusirali na efekte crvene, plave i zelene svjetlosti na rast biljaka. Crveno svjetlo je vrlo efikasno za fotosintezu, ali biljkama je potrebno i malo plave svjetlosti, što je posebno korisno za proizvodnju hlorofila. Neko vrijeme istraživači su pokušavali smanjiti korištenje zelenog svjetla, vjerujući da ono ne doprinosi fotosintezi.
Međutim, studija iz 2016. sa Državnog univerziteta Utah pokazuje da zeleno svjetlo može efikasnije pokrenuti fotosintezu donjeg lišća nego crveno ili plavo svjetlo. Farmer može koristiti različite kombinacije boja kako bi naglasio različite osobine. Uz pravu kombinaciju, poljoprivrednik može uzgajati biljke koje su mnogo hranljivije od konvencionalnog uzgoja. Ovo može biti korisno jer je većina biljaka posljednjih decenija postala manje hranljiva. Druga kombinacija se može koristiti za povećanje stope rasta tako da se može proizvesti više hrane u isto vrijeme. Sa ekonomske tačke gledišta, to bi moglo biti poželjno, jer vertikalna poljoprivreda ostaje troškovno intenzivna.
Ali postoji više razloga zašto je ova metoda toliko popularna. Vertikalni uzgoj ne zahtijeva pesticide. Uzgajivači mogu uzgajati točno onu količinu usjeva koju žele, unutar određenog vremenskog okvira i specifičnog kvaliteta koji sami odaberu. Vremenski ili sezonski uslovi više ne utiču na proizvodnju. Na manjoj površini može se uzgajati više hrane.
Poljoprivreda bez njiva
Vertikalni uzgoj danas uglavnom dolazi u dva oblika: hidroponski i aeroponski. Prema Leu Marcelisu, obje tehnike su odlične alternative. U hidroponici, biljke rastu na policama sa svojim korijenjem u vodi ispunjenoj hranjivim tvarima umjesto u zemljištu. Smatra se najlakšim od dva glavna sistema.
Nordic Harvest ima eksperimentalnu farmu u blizini Kopenhagena gdje uzgaja različite vrste salata, kelja i spanaća. Farma je okružena drugim industrijskim kompleksima. To je zgrada veličine fudbalskog terena. U 2023. godini kompanija želi da se proširi farmom u Oslu, a zatim farmama u Skandinaviji i Finskoj.
Prema Riemannu, sadašnji proizvodni kapacitet Nordic Harvesta je već primjetan: „Proizvedemo oko 1000 tona povrća godišnje. Dansko tržište se sastoji od oko 20,000 tona godišnje. 6,000 tona se uzgaja konvencionalno, a ostalo se uvozi.” Povrće je lisnato povrće. Kako se vertikalna poljoprivreda širi, ona će činiti veći procenat proizvodnje hrane. Druge kompanije koje uzgajaju usjeve na vertikalnim farmama su Jones Food Company u Velikoj Britaniji, Hydropousse u Francuskoj i Robbes Lilla Trädgård u Finskoj.
Aeroponski uzgojeni usjevi imaju svoje korijene u zraku. India Langley, istraživač prehrambenih sistema i PR voditelj u kompaniji LettUs Grow, koja pruža tehnologiju za poljoprivredu u zatvorenom prostoru, objašnjava kako to funkcionira. “Imate niz mlaznica s vrlo malim rupama pomoću kojih atomizirate hranljivi rastvor. To rješenje se primjenjuje na korijenje slobodno visećih usjeva.”
Aeroponika je razvijena 1990-ih kada je NASA tražila načine za uzgoj biljaka u svemiru. Prema američkom Nacionalnom centru za odgovarajuću tehnologiju, aeroponika je „daleko najefikasniji sistem oplemenjivanja biljaka za vertikalne farme“.
U aeroponskom sistemu, korijenje ima lak pristup kiseoniku. Brzina rasta biljke je do dva puta veća od hidroponskog sistema, gdje bi biljka apsorbirala otopljeni kisik u vodi. Još uvijek se ne koristi toliko kao hidroponika, zbog svoje složenosti. Mlaznice koje se koriste u proizvodnji mogu se lako začepiti ili slomiti. Ali LettUs Grow je pronašao rješenje za problem.
“U potpunosti smo uklonili prskalice. Magla se stvara na potpuno ravnoj površini, tako da se ništa ne začepi ili pokvari. Vjerujemo da će nam ovo jednostavno rješenje omogućiti širenje aeroponike,” kaže Langley.
LettUs Grow proizvodi sisteme za uzgoj koji se uklapaju u transportni kontejner. Ovi kontejneri su mobilni i mogu se postaviti gdje god ima prostora.
Uzgoj ribe i biljaka zajedno
Iako su hidroponika i aeroponika dvije važne tehnike u vertikalnoj poljoprivredi, one nisu jedine. Koriste se i druge tehnike. U Evropi nekoliko kompanija koristi akvaponsku metodu uzgoja. Slično hidroponici, akvaponske biljke se uzgajaju sa svojim korijenjem u vodi. Samo to korijenje visi u akvariju gdje i ribe plivaju. Ove ribe proizvode vrlo hranljive otpadne proizvode koje biljke mogu ponovo koristiti.
Biljke apsorbuju hranljive materije i tako čiste i vodu za ribe. Prema Marcelisu, akvaponika će u budućnosti činiti samo mali dio tržišta vertikalne poljoprivrede. “Sjajna stvar je što otpad od ribe koristite kao hranu za biljke. Ali budite oprezni i pobrinite se da sistem biljaka bude optimalan,” kaže on o tehnici.
Nove vrste povrća
I Nordic Harvest i LettUs Grow prvo su počeli eksperimentirati s uzgojem lisnatog povrća prije nego što su prešli na bilje i mikrozeleno. Zatim slijede paradajz i jagode. Prema Langleyu, više vertikalnih farmi prati iste faze razvoja. Iz dobrih razloga. To su delikatni usjevi visoke vrijednosti koji se široko koriste i mogu pokriti troškove proizvodnje. Također brzo rastu i male su veličine što znači da se mnoge biljke mogu uzgajati odjednom.
Kako se proizvodnja povećava, postaje moguće uzgajati širi izbor usjeva. Marcelis smatra da bismo za nekoliko godina mogli kupiti nove sorte koje su posebno razvijene za vertikalni uzgoj. Ali razvijanje novih recepata za useve nije sinekura. Za uzgoj nove vrste biljke koja je pogodna za ovaj način uzgoja potrebno je 5-10 godina.
Idealna biljka je mala sa kratkim korijenskim sistemom, brzo raste, lako se bere i ima visok prinos. Osim kvaliteta rasta, 'biljni recept' također mora biti pažljivo sastavljen. „Najveći izazov je praćenje svake varijable koja utiče na biljku. Potrebne su vam prave hranljive materije i morate osigurati da biljka ima neprekidan pristup hranljivim materijama tokom rasta,” kaže Riemann.
Relativno skupo
Ali dok se bilo koja kultura teoretski može uzgajati vertikalno, to se neće dogoditi u doglednoj budućnosti. Rasuti usjevi kao što su pšenica i kukuruz mogu se uzgajati mnogo jeftinije korištenjem redovnih metoda. „Mislim da je vertikalna poljoprivreda trenutno posebno pogodna za svježe proizvode. Tehnički, možemo uzgajati bilo koju kulturu, uključujući pšenicu. Ali vertikalna poljoprivreda je također relativno skupa. Mislim da trenutno nije realno uzgajati takvu vrstu rasutih proizvoda sa relativno niskom vrijednošću. Čak i sada cijene pšenice rastu zbog rata u Ukrajini”, kaže Marcelis.
Ipak, u mjestima poput Singapura i zemalja poput Ujedinjenih Arapskih Emirata, gdje se uvozi oko 90 posto sve hrane, uzgoj niskovrijednih rasutih proizvoda na ovaj način može se isplatiti. U Evropi, s druge strane, vertikalno uzgajanje pšenice može biti opcija na duži rok, ali svakako ne u narednih pet godina.
Velika potrošnja energije
Iako budućnost izgleda svijetla za vertikalnu poljoprivredu, postoji jedan veliki problem. Zahteva mnogo energije i samim tim je veoma skup. Tačna potrošnja energije varira od farme do farme, od sistema do sistema i zavisi od lokacije, sezone i useva. Na primjer, kompanija u Grčkoj koristi 2.87 kWh energije zimi za proizvodnju jednog kilograma zelene salate, ali samo 1.73 kWh ljeti. Finski iFarm izračunao je da uzgoj njihove salate u trajanju od 90 dana košta 62.26 kWh po m2. Za jagode to je 117.10 kWh po m2.
Dodatna potrošnja energije u odnosu na uobičajene metode je između 14 i 251 posto, ovisno o tome gdje se nalazi staklenik i vertikalna farma.
Wageningen University & Research i Delft University of Technology sproveli su studiju u kojoj su upoređivali staklenike i vertikalne farme, koje se u studiji nazivaju tvornicama biljaka. To se odnosilo na staklenike i vertikalne farme smještene u Nizozemskoj, Ujedinjenim Arapskim Emiratima i Švedskoj. Za potonju zemlju, u poređenje su uključeni i staklenici sa i bez vještačkog svjetla.
„Proizvodnja jednog kilograma suve salate zahteva unos od 247 kWhe u fabrici biljaka, u poređenju sa 70, 111, 182 i 211 kWhe u plastenicima u Holandiji, Ujedinjenim Arapskim Emiratima i Švedskoj (sa i bez dodatnih veštačkih osvetljenje),” kažu naučnici u studiji.
U oštroj klimi, razlika u potrošnji energije između dvije metode uzgoja se smanjuje. Vertikalne farme mogu biti energetski najefikasniji izbor u nekim ekstremnim klimatskim uslovima. Ali čak i na arktičkom sjeveru Švedske iu pustinjskim uvjetima UAE, staklenici i dalje mogu biti najisplativiji način uzgoja.
Optimizujte
Vertikalne farme mogu u određenoj mjeri prevazići problem visoke potrošnje električne energije optimizacijom proizvodnje. Optimalnim podešavanjem LED rasvjete i boje možete utjecati i na vrijeme rasta i na kvalitet usjeva. Troškovi proizvodnje na farmi također se mogu smanjiti kako farma postaje automatiziranija. Roboti koji rade 24/7 na primjeni hranljivih sastojaka u pravo vrijeme, prate prinos rasta i beru kada je biljka zrela mogu biti skupa početna investicija.
Ali vremenom roboti nadoknađuju troškove svojim kontinuiranim radom. Uprkos velikoj potražnji za energijom i trenutno ograničenom asortimanu usjeva koji su dovoljno jeftini za uzgoj, vertikalna poljoprivreda postaje sve popularnija. Iako će proći neko vrijeme prije nego što i vi dobijete svoje jagode iz kontejnera za uzgoj u vašem području.