Pystysuora maatila

Pystytila  ​​on yleisnimitys pitkälle automatisoidulle maatalousteollisuudelle, jossa kasveja kasvatetaan hydroponiikka- tai aeroponiikkamenetelmillä sisätiloissa, erityisesti tähän tarkoitukseen suunnitellussa tai mukautetussa rakennuksessa. Tärkeimmät erot vertikaalisen viljelyn ja perinteisen kasvihuoneviljelyn välillä ovat monikerroksiset istutukset ja täysin hallittu sisäilmasto. Termi ja idea johtuvat Dixon Despommier [1] .

Vuodesta 2020 lähtien maailmassa on noin 30 hehtaaria aktiivista pystysuoraa viljelymaata [2] . Monitasoisten telineiden nykyaikainen käyttö yhdistettynä LED - pohjaiseen kasvivalaistukseen , kastelun ja lannoitteen toimittamisen automatisointiin mahdollistaa pinta-alan yksikkösadon kasvattamisen 5-kertaiseksi tai useammin pystytiloilla verrattuna perinteisiin viljelymenetelmiin [3 ] . Euroopan komission [4] ja Maailman luonnonsäätiön [5] raporteissa tunnustetaan vertikaalisten tilojen parempi ympäristöturvallisuus verrattuna kasvihuonetuotantoon.

Pystysuorat maatilamallit vaativat seuraavat ominaisuudet:

• sadon vakaus, joka ei riipu luonnollisista olosuhteista;
• tietotekniikan, erityisesti esineiden Internetin ja konenäön käyttö sadon kasvun hallitsemiseksi ja optimoimiseksi;
• sellaisten vedenkeräys- ja puhdistusjärjestelmien käyttö, jotka vähentävät veden kulutusta 95 prosenttia perinteiseen maataloustuotantoon verrattuna;
• lisääntynyt hiilidioksidin kulutus;
• suljetun kierron ilmanvaihto, ilman puhdistus ja ionisointi kasvutiloissa, mikä mahdollistaa tuholaisten ja kasvipatologioiden esiintymisen poissulkemisen, torjunta- aineiden , rikkakasvien torjunta-aineiden ja hyönteismyrkkyjen käytön ;
• joustava muotoilu, joka mahdollistaa helpon tuotannon laajentamisen;
• mahdollisuus sijoittaa kaupunkiin, uudelleenkäyttöön tarkoitettuihin teollisuusinfrastruktuuriin;
• energiariippumattomuus (käytettäessä aurinko- ja tuulienergiaa).

Historia

Vertikaalisen maatilan käsitteen muotoili Columbian yliopiston professori Dixon Despommier [6] . Vuonna 1999 hän suoritti tutkimuksen laskeakseen, kuinka paljon kasviruokaa voitaisiin tuottaa kasvihuonemenetelmällä käyttämällä New Yorkin pilvenpiirtäjien kattoja pinta-alana. Työn suorittaneet jatko-opiskelijat tulivat siihen tulokseen, että tällaiset maatilat pystyivät ruokkimaan vain noin 1000 ihmistä [7] . Tyytymätön tuloksiin Despommier esitti mahdollisuuden kasvattaa kasveja sisätiloissa useilla pystysuorilla tasoilla [7] ja ehdotti 30-kerroksista pystysuoraa maatilaa, joka oli varustettu keinovalaistuksella, vesiviljely- ja aeroponisilla telineillä [8] , joka kykenisi tuottamaan riittävästi ravintoa. 50 000 henkilöä [7] . Hänen suunnitteleman pilvenpiirtäjän ylemmissä kerroksissa oli tarkoitus kasvattaa noin 100 lajiketta hedelmiä ja vihanneksia ja alemmissa kerroksissa - siipikarjatilan ja akvaarioiden sijoittaminen teolliseen kalantuotantoon, jotka käyttäisivät satojätteitä ravinnoksi. kalat ja linnut. Despommiersin pilvenpiirtäjätilaa ei ole rakennettu tähän mennessä, mutta se suosi vertikaalista maataloutta ja inspiroi monia myöhempiä projekteja [7] .

Alan kasvua vuosina 2000-2010 hillitsi pystytilojen kasvivalaistuksen korkeat energiakustannukset, kaupalliset hankkeet eivät tuottaneet kannattavuutta [9] . Seuraavalla vuosikymmenellä LED-valaistuksen tehokkuuden nousu [10] ja uusiutuvista lähteistä tuotetun sähkön hinnan lasku mahdollistivat kuitenkin salaattiyrttien, vihannesten ja marjojen kaupallisen "vertikaalisen" tuotannon sekä syntymisen. teknologian kehittäjille ja laitevalmistajille teollisuudelle.

Vuosina 2014–2020 alan startup-yrityksiin investoitiin yhteensä noin 1,8 miljardia dollaria [11] . On luotu ja tällä hetkellä olemassa useita erikoistuneita alan uutisjulkaisuja [12] sekä kansainvälinen Vertical Farming Association , jonka pääkonttori on Münchenissä, Saksassa.

Globe Newswiren mukaan vertikaalisten maatilojen globaalit kokonaismarkkinat vuonna 2020 olivat 3 miljardia Yhdysvaltain dollaria, josta merkittävimmät ovat USA:n, Kiinan, Japanin ja Saksan markkinat [13] . Vuodelle 2021 [14] Despommierin mukaan vertikaalisten tilojen käyttöönoton johtavat maat ovat Japani (luku on arvioitu satoihin), Taiwan (noin 150) ja Yhdysvallat (100-150). Tulevina vuosina analyytikot ennustavat [13] [15] alan investointien ja liikevaihdon merkittävää kasvua.

Pystytilojen päätyypit

• Hydroponinen (harvemmin aeroponinen ) maataloustuotanto, joka on erikoistunut vihannesten, salaattien, vihannesten, marjojen viljelyyn, yleensä sijoittuu uudelleen profiloituihin liike-, varasto- tai kevyeen teollisuustiloihin;
• Vesiviljelyjärjestelmät , joissa yhdistyvät vesiviljely (kalat tai vesieläimet) ja vesiviljely;
• Itämishuoneet, joiden avulla voidaan varmistaa suuri prosenttiosuus siementen itävyydestä taimien alustavaa valmistelua varten suurissa kasvihuonekomplekseissa;
• Konttityyppiset maatilat, joita siirretään kuorma-autoilla;
• Pienitilavuusviljelylohkot, ns. "vilkkukoneet", jotka ovat viherkasvien viljelykasveja viimeisen kypsytysvaiheen aikana, ja ne sijoitetaan myyntipisteisiin.

Ympäristöedut

Ekologit panevat merkille vertikaalisten tilojen mahdollisen pitkän aikavälin positiivisen ympäristövaikutuksen niiden massiivisen käyttöönoton myötä [16] . On huomattava, että vertikaaliset maatilat eivät saastuta jätevettä eivätkä vaadi torjunta-aineiden käyttöä, eivät johda maaperän eroosioon ja niillä on huomattavasti pienemmät kasvihuonekaasupäästöt, kuten metaanin, typen ja hiilidioksidin päästöt [16] . Täysi tuotantoprosessin hallinta, mm. hygieeninen valvonta, minimoi tuotteen patogeenisen saastumisen todennäköisyyden ja parantaa tuotteen tasalaatuisuutta, ravintoarvoa, makua ja säilyvyyttä [17] .

Pystysuoralla maatilalla hallitun mikroilmaston ja suljetun kastelukierron ansiosta vedenkulutus vähenee merkittävästi [16] , mikä tekee tästä tuotantomenetelmästä edullisemman alueilla, joilla on vesipula.

Life on Our Planet -elokuvassa ilmaistun ympäristösuojelijan ja TV-juontaja Sir David Attenboroughin mukaan kasviruokien tuotanto tulisi siirtää kaupungeissa sijaitseviin tiloihin biologisen monimuotoisuuden säilyttämiseksi ja kestävän kehityksen edistämiseksi maailman kasvun taustalla. väestö.

Pystymme valmistamaan ruokaa uusissa olosuhteissa kaupungin rajojen sisällä olevissa tiloissa. Muuttamalla suhtautumistamme maatilaan voimme ottaa takaisin maataloudeksi haltuunottamamme alueet. Ja tämä on tärkeää, koska tarvitsemme mahdollisimman paljon vapaata maata.Attenborough, David

Dixon Despommierin mukaan jokainen pystysuoralla maatilalla oleva viljelyala vapauttaa 10–20 maayksikköä samasta maatalouden tällä hetkellä käytössä olevasta alueesta [18] .

Tuotteiden kulinaarinen kypsyys

Pystysuorat maatilat rakennetaan yleensä kaupunkeihin tai niiden lähelle sadonkorjuun ja myynnin välisen ajan minimoimiseksi. Massakuluttaja voi siis saada vertikaalisten tilojen tuotteita kypsyyshuipussaan [19] , jolloin kypsytyksen , eteenin tai muiden kemikaalien käsittelyn tarve eliminoituu , kuten massakasvituotannossa yleensä tapahtuu [20] . Oletetaan, että tällä lähestymistavalla voidaan ratkaista teollisen kasvinviljelyn "mauttomien" tuotteiden ongelma tarjoamalla massakuluttajalle täysin kypsiä vihanneksia, ei "irrotettavan", "teknisen" tai "kuluttajan" kypsyyden vaiheissa [21] . .

Taloudellinen toteutettavuus

Uskomattoman tehokas tilankäyttö pääeduna on vastakohtana korkealle energiankulutukselle vertikaalisten tilojen päähaittana. On huomattava, että tuotanto pystysuoralla maatilalla on noin kymmenen kertaa tehokkaampaa kuin kasvihuoneissa ja sata kertaa tehokkaampaa kuin avoimella pellolla [22] , mutta vertikaalisen viljelyn korkeat energiakustannukset [23] [24] vaikeuttavat sen kilpailua . perinteisellä viljelyllä [25] [26] .

Vertikaalisten maatilojen kannattajat mainitsevat Heightsin lain , jonka mukaan LED - luumenin hinnan lasku on verrannollinen sen tehokkuuden kasvuun. Nykyaikaisten kasvilamppujen fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn määrä on yli kolminkertaistunut kymmenen vuoden aikana 2008–2018 [27] . Samaan aikaan LEDeihin perustuvien valaistuslaitteiden hinnat jatkavat laskuaan. Euroopan komission raportin [28] mukaan kasvivalaistusmarkkinat kasvavat merkittävästi tulevina vuosina, kun otetaan huomioon siirtyminen "kasvihuoneiden aikakaudesta" "vertikaalisten tilojen aikakauteen" [28] .

Muut tutkijat uskovat, että vertikaalisten tilojen suhteellinen taloudellinen kannattavuus riippuu suoraan ilmasto-olosuhteista, joissa vertailtava maataloustuotanto sijaitsee, ja he yrittävät tunnistaa maantieteellisiä alueita, joilla kasvihuonetuotannon korvaaminen vertikaalisella tilalla on perusteltua [29] . Kuitenkin kustannusten yksityiskohtainen vertailu, joka sisältää käyttö- ja kuljetuskustannukset, lämmitys- ja valaistuskustannukset, lannoitteiden ja kasvien ja maaperän suojelukäsittelyjen kustannukset, kulutushyödykkeiden ylläpidon, hävittämisen ja kierrätyksen, ottaen huomioon sekä uusiutuvista että energialähteistä peräisin olevan energian käytön. uusiutumattomia luonnonvaroja ja niiden hyödyntämismahdollisuutta ei ole tällä hetkellä toteutettu [9] [22] .

Muistiinpanot

1. ↑ Despommier, Dickson. Vertical Farm: Maailman ruokkiminen 2000-luvulla  (englanniksi) . - New York: Macmillan, 2010. - S. 320. - ISBN 1429946040 .
2. ↑ Terazono, Emiko . Vertikaalinen maatalous: toivoa vai hypeä? , Financial Times  (31. lokakuuta 2020). Arkistoitu alkuperäisestä 28. maaliskuuta 2021. Haettu 2. huhtikuuta 2021.
3. ↑ Benke, Kurt; Tomkins, Bruce (2017-01-01). "Tulevaisuuden elintarviketuotantojärjestelmät: vertikaalinen viljely ja valvotun ympäristön maatalous". Kestävä kehitys: tiede, käytäntö ja politiikka . 13 (1): 13-26. DOI : 10.1080/15487733.2017.1394054 .
4. ↑ James McEldowney. Kaupunkiviljely  Euroopassa . Euroopan parlamentti (joulukuu 2017). doi : 10.2861/413185 . Haettu 15. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 21. elokuuta 2021.
5. ↑ Maaperän sisäviljely: Vaihe I: Tarkastellaan hallitun ympäristön maatalouden toimialaa ja vaikutuksia | Julkaisut | W.W.F. _ Haettu 15. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 14. kesäkuuta 2021. (määrätön)
6. ↑ Dickson Despommier | Kolumbian kansanterveys . www.publichealth.columbia.edu . Haettu 3. marraskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 15. marraskuuta 2021. (määrätön)
7. ↑ 1 2 3 4 Arnie Cooper. menossa ylös? Pystysuora viljely korkealla rakentaa  toiveita . Tyynenmeren standardi . Haettu 3. marraskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 8. elokuuta 2019.
8. ↑ Kasvaminen : Pilvenpiirtäjätilojen nähdään olevan tapa tuottaa ruokaa paikallisesti – ja vähentää kasvihuonepäästöjä  . Tieteellinen amerikkalainen . Haettu 3. marraskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 14. heinäkuuta 2016.
9. ↑ 1 2 Allegaert, Simon D. Vertikaalinen maatalousteollisuus : pahan tilanteen tutkiva tutkimus  . Waeningenin yliopisto (2020). Haettu 15. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 7. maaliskuuta 2022.
10. ↑ Zissis, G., Bertoldi, P., Serrenho, T. Päivitys LED - valaistuksen maailmanmarkkinoiden tilasta vuodesta 2018 lähtien  . Euroopan unionin julkaisutoimisto (2018). doi : 10.2760/759859 . Haettu 15. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 15. tammikuuta 2021.
11. ↑ Terazono, Emiko . Vertikaalinen maatalous: toivoa vai hypeä? , Financial Times  (31. lokakuuta 2020). Arkistoitu 18. marraskuuta 2021. Haettu 3.11.2021.
12. ↑ Eric W. Stein. Laajamittaisen sisäviljelyn muuttavat ympäristövaikutukset ilmaan, veteen ja maaperään  //  Ilman, maaperän ja veden tutkimus. - 2021-01-01. — Voi. 14 . — P. 1178622121995819 . — ISSN 1178-6221 . - doi : 10.1177/1178622121995819 .
13. ↑ 1 2 Globaali vertikaalinen maatalousteollisuus/ . Intrado GlobeNewswire . Haettu 24. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 24. toukokuuta 2021. (määrätön)
14. ↑ FI-RAPORTIN ESIKATSAUS : PYSTYVÄLINEN MAATALOUSKONSEPTI VALTAISTA KASVUA  . Food Institute (19. heinäkuuta 2021). Haettu 22. heinäkuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 22. heinäkuuta 2021.
15. ↑ Arvioidut vertikaaliset maatalousmarkkinat maailmanlaajuisesti vuosina 2019 ja 2025/ . Statista . Haettu 24. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 19. elokuuta 2021. (määrätön)
16. ↑ 1 2 3 Stein, Eric W. Suuren mittakaavan sisäviljelyn muuttavat ympäristövaikutukset ilmaan, veteen ja maaperään  . Salvia . Pennsylvania State University (27. tammikuuta 2021). doi : 10.1177/1178622121995819 . Haettu 26. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 23. tammikuuta 2022.
17. ↑ SH van Delden, M. SharathKumar, M. Butturini, LJA Graamans, E. Heuvelink. Tämänhetkinen tila ja tulevaisuuden haasteet vertikaalisten viljelyjärjestelmien käyttöönotossa ja parantamisessa  (englanti)  // Nature Food. – 2021-12. — Voi. 2 , iss. 12 . — s. 944–956 . — ISSN 2662-1355 . - doi : 10.1038/s43016-021-00402-w . Arkistoitu alkuperäisestä 22. huhtikuuta 2022.
18. ↑ Farm on Every Floor Arkistoitu 5. heinäkuuta 2021 Wayback Machinessa , The New York Times, 23. elokuuta 2009
19. ↑ Taylor, Justin. Pääoman kasvu: tarkkuusmaatalous ja vertikaalinen maatalous yritysten elintarvikejärjestelmässä  . CUNY Academic Works . City University of New York (1. toukokuuta 2018). Haettu: 26.5.2021.
20. ↑ https://www.longdom.org/abstract/strategies-used-to-prolong-the-shelf-life-of-fresh-commodities-17293.html Arkistoitu 2. kesäkuuta 2021 The Wayback Machine Strategies Used to Prolong the Tuoreiden hyödykkeiden säilyvyys
21. ↑ http://agrolib.ru/rastenievodstvo/item/f00/s01/e0001946/index.shtml Arkistoitu 10. syyskuuta 2019 Wayback Machine Ripenessissä. Maatalouden tietosanakirja
22. ↑ 1 2 Eero Hallikainen. Vertikaalisen maatalouden elinkaariarviointi  . – 28.01.2019. Arkistoitu alkuperäisestä 25. helmikuuta 2021.
23. ↑ Severson, Kim . Ei maaperää. Ei kasvukausia. Lisää vain vettä ja tekniikkaa. , The New York Times  (6. heinäkuuta 2021). Arkistoitu alkuperäisestä 28. heinäkuuta 2021. Haettu 29.7.2021.
24. ↑ Alicia Cohn. Tasapaino/kestävä kehitys - Esittelijä NextEra Energy - Kuiva kuuma amerikkalainen kesä: Ilmastonmuutos rasittaa nukkumaan pois  leirejä . The Hill (6. heinäkuuta 2021). Haettu 29. heinäkuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 29. heinäkuuta 2021.
25. ↑ https://www.nbcnews.com/id/wbna21154137 Arkistoitu 11. toukokuuta 2021 Wayback Machinessa Voisiko vertikaalinen viljely olla tulevaisuutta?
26. ↑ https://www.aier.org/article/its-not-the-end-of-agriculture-as-we-know-it/ Arkistoitu 24. tammikuuta 2021 Wayback Machinessa . Se ei ole maatalouden loppu kuten me tietävät sen
27. ↑ Morgan Pattison, Paul; Hansen, Monica. LED-valaistuksen tehokkuus: Tila ja ohjeet (EN) // Comptes Rendus Physique. — 2018. Arkistoitu 2. kesäkuuta 2021.
28. ↑ 1 2 Päivitys LED-valaistuksen maailmanmarkkinoiden tilasta vuodesta 2018 lähtien . Arkistoitu alkuperäisestä 2. kesäkuuta 2021.
29. ↑ Graamans, Luuk; Baeza, Esteban. Kasvitehtaita vs. kasvihuoneet: Resurssien käytön  tehokkuuden vertailu . tutkimusportti . Agricultural Systems (2. marraskuuta 2017). doi : 10.1016/j.agsy.2017.11.003 . Haettu 26. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 2. kesäkuuta 2021.