Vertikalna poljoprivreda širi se Europom i provode se istraživanja o raznim vrstama novih usjeva. Ali još uvijek postoje izazovi koje treba prevladati.
Prazne poslovne zgrade, gdje usjevi mogu rasti naslagani jedan na drugom, sloj za slojem. Ili u kontejneru u vašem susjedstvu, vertikalni uzgoj nudi mnoge mogućnosti. Možete uzgajati usjeve gdje god želite. Za to vam ne trebaju polja. Uzgoj je održiv, učinkovit i potpuno kontroliran. Ne trebaju vam nikakvi pesticidi, nema emisije hranjivih tvari, 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 diljem Europe. Posebno je prikladan za uzgoj usjeva u urbanim područjima gdje je prostor ograničen. Može čak jamčiti sigurnost hrane u zemljama koje su manje prilagođene konvencionalnoj poljoprivredi. No iako su prvi usjevi već u prodaji u nekim zemljama, zasigurno će proći još nekoliko godina prije nego što proizvodi s vertikalnih farmi masovno dospiju na police supermarketa.
Promjena prehrane i povećana potražnja
Uz uzgojeno meso, vertikalni uzgoj često se predstavlja kao ključno rješenje za borbu protiv budućih prehrambenih kriza. Ali zašto su nam uopće potrebne vertikalne farme? Zašto jednostavno ne nastavimo to raditi na starinski način, kao što smo radili zadnjih 10,000 godina?
Potražnja za hranom raste svake godine. Prema Ujedinjenim narodima, svjetska će populacija porasti na 9.7 milijardi ljudi 2050. Svi ti ljudi trebaju hranu. No uzgoj usjeva na tradicionalan način postaje sve veći problem. Uslijed klimatskih promjena mijenjaju se uvjeti uzgoja, tako da neke kulture više ne možete uzgajati tamo gdje ste mogli. Ekstremni vremenski uvjeti i jake oluje svake godine unište sve više usjeva. A ponegdje je tlo manje hranjivo nego što je bilo.
Osim što moramo zadovoljiti buduću potražnju za svježom hranom, naše prehrambene navike također se znatno razlikuju od onih prije jednog stoljeća. “Više ne jedemo sezonski. Zimi jedemo salate i bobičasto voće koje uvozimo,” kaže izvršni direktor Anders Riemann iz Nordic Harvesta, najveće hidroponske farme u Europi.
Uzgajivači na vertikalnoj farmi nose zaštitnu odjeću kako bi spriječili ulazak neželjenih bakterija na farmu. Na taj način mogu izbjeći upotrebu pesticida.
Ljetna berba s Arktika
Vertikalne farme mogu se graditi gotovo bilo gdje. Što znači da više ne morate uvoziti kivi iz Novog Zelanda, već da ga možete uzgojiti na takvoj farmi u svom kraju. Time se štedi velika količina ispuštenog CO2.
Kako radi?
„Za mene je potpuna kontrola velika prednost vertikalnog uzgoja. Mi stvarno možemo optimizirati proces i točno znati koliko želimo uzgajati i koje kvalitete,” kaže Leo Marcelis, profesor hortikulture i fiziologije proizvoda na Sveučilištu & Istraživanje Wageningen.
Od opskrbe vodom do dnevnog svjetla, temperature i pristupa mineralima i bakterijama. Vertikalni uzgoj odvija se u ekstremno kontroliranim uvjetima. Usjevi se uzgajaju u zatvorenom prostoru, s LED svjetlima umjesto sunčeve svjetlosti. LED žarulje su male, izdržljive, isplative i ne emitiraju toplinu. Dok sunce zalazi na kraju dana, ova svjetla mogu svijetliti onoliko dugo koliko je potrebno.
Poljoprivrednik može manipulirati dnevnim i noćnim ritmom biljke kako bi optimizirao rast prinosa. Tijekom dana biljke stvaraju škrob u lišću, koji se razgrađuje u šećer i noću prenosi u ostatak biljke. Nekim biljkama treba više od 12 sati svjetla dnevno da rastu, drugima je potrebno manje. Vertikalni uzgoj omogućuje svakoj vrsti biljke da dobije potrebnu količinu dnevnog svjetla za najbolji rast.
Rast s različitim bojama svjetlosti
Boje ovih svjetala posebno su važne za optimiziranje prinosa rasta. Istraživači su se uglavnom usredotočili na učinak crvenog, plavog i zelenog svjetla na rast biljaka. Crveno svjetlo je vrlo učinkovito za fotosintezu, ali biljke također trebaju nešto plavog svjetla, koje je posebno korisno za proizvodnju klorofila. Neko su vrijeme istraživači nastojali smanjiti upotrebu zelenog svjetla, vjerujući da ono ne doprinosi fotosintezi.
Međutim, studija iz 2016. Državnog sveučilišta Utah pokazuje da zeleno svjetlo može potaknuti fotosintezu na niže lišće učinkovitije nego crveno ili plavo svjetlo. Poljoprivrednik može koristiti različite kombinacije boja kako bi naglasio različite osobine. Uz pravu kombinaciju, poljoprivrednik može uzgajati biljke koje su puno hranjivije od konvencionalnog uzgoja. Ovo može biti korisno jer je većina biljaka u posljednjih nekoliko desetljeća postala manje hranjiva. Druga kombinacija može se koristiti za povećanje stope rasta tako da se više hrane može proizvesti odjednom. S ekonomskog gledišta, to bi moglo biti poželjno, budući da je vertikalna poljoprivreda i dalje troškovno intenzivna.
No postoji više razloga zašto je ova metoda toliko popularna. Vertikalni uzgoj ne zahtijeva pesticide. Uzgajivači mogu uzgojiti točno onoliko usjeva koliko žele, unutar zadanog vremenskog okvira i specifične kvalitete koju sami odaberu. Vremenski ili sezonski uvjeti više ne utječu na proizvodnju. Na manjoj površini može se uzgojiti više hrane.
Poljoprivreda bez polja
Vertikalni uzgoj danas uglavnom dolazi u dva oblika: hidroponski i aeroponski. Prema Leu Marcelisu, obje su tehnike izvrsne alternative. U hidroponiji, biljke rastu na policama s korijenjem u vodi punoj hranjivih tvari umjesto u tlu. Smatra se najlakšim od dva glavna sustava.
Nordic Harvest ima eksperimentalnu farmu u blizini Kopenhagena na kojoj uzgaja različite vrste salata, kelja i špinata. Farma je okružena drugim industrijskim kompleksima. Riječ je o zgradi veličine nogometnog igrališta. U 2023. tvrtka se želi proširiti s farmom u Oslu, a zatim farmama u Skandinaviji i Finskoj.
Prema Riemannu, trenutni proizvodni kapacitet Nordic Harvesta već je primjetan: „Godišnje proizvodimo oko 1000 tona povrća. Dansko tržište se sastoji od oko 20,000 tona godišnje. Konvencionalno se uzgaja 6,000 tona, a ostalo se uvozi.” Povrće je lisnato povrće. Kako se vertikalna poljoprivreda bude širila, činit će veći postotak proizvodnje hrane. Druge tvrtke 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 sustava i voditeljica odnosa s javnošću u dobavljaču tehnologije za uzgoj u zatvorenom prostoru LettUs Grow, objašnjava kako to funkcionira. “Imate niz mlaznica s vrlo malim rupama kojima raspršujete hranjivu otopinu. Ta se otopina primjenjuje na korijenje usjeva koji slobodno vise.”
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 najučinkovitiji sustav uzgoja biljaka za vertikalne farme".
U aeroponskom sustavu, korijenje ima lak pristup kisiku. Brzina rasta biljke je do dvostruko veća od stope rasta u hidroponskom sustavu, gdje bi biljka apsorbirala otopljeni kisik u vodi. Još uvijek se ne koristi toliko kao hidroponija, zbog svoje složenosti. Mlaznice koje se koriste u proizvodnji mogu se lako začepiti ili slomiti. No LettUs Grow pronašao je rješenje problema.
“Potpuno smo uklonili prskalice. Maglica se stvara na potpuno ravnoj površini, tako da se nema što začepiti ili slomiti. Vjerujemo da će nam ovo jednostavno rješenje omogućiti da aeroponiku podignemo na mnogo veću razinu,” kaže Langley.
LettUs Grow proizvodi sustave za uzgoj koji stanu u transportni kontejner. Ove posude su mobilne i mogu se postaviti gdje god ima mjesta.
Zajednički uzgoj ribe i biljaka
Iako su hidroponika i aeroponika dvije važne tehnike u vertikalnom uzgoju, one nisu jedine. Koriste se i druge tehnike. U Europi nekoliko tvrtki koristi akvaponsku metodu uzgoja. Slično hidroponiji, akvaponičko bilje se uzgaja s korijenom u vodi. Samo to korijenje visi u akvariju u kojem plivaju i ribe. Ove ribe proizvode vrlo hranjive otpadne proizvode koje biljke mogu ponovno iskoristiti.
Biljke apsorbiraju hranjive tvari i tako čiste vodu za ribe. Prema Marcelisu, akvaponika će u budućnosti činiti samo mali dio tržišta vertikalne poljoprivrede. “Sjajna stvar je što otpad od riba koristite kao hranu za biljke. Ali budite oprezni i pobrinite se da sustav biljaka bude optimalan,” kaže o tehnici.
Nove vrste povrća
I Nordic Harvest i LettUs Grow prvo su počeli eksperimentirati s uzgojem lisnatog povrća prije nego što su se prebacili na bilje i mikrozelenje. Zatim slijede rajčice i jagode. Prema Langleyu, više vertikalnih farmi slijedi iste faze razvoja. Iz dobrih razloga. To su delikatne, visokovrijedne kulture koje se široko koriste i mogu pokriti troškove proizvodnje. Također brzo rastu i male su veličine, što znači da se više biljaka može uzgajati odjednom.
Kako se proizvodnja povećava, postaje moguće uzgajati veći izbor usjeva. Marcelis smatra da ćemo za nekoliko godina moći kupiti nove sorte koje su posebno razvijene za vertikalni uzgoj. Ali razvoj novih recepata za usjeve nije sinekura. Za uzgoj nove vrste biljke koja je prikladna za ovaj način uzgoja potrebno je 5-10 godina.
Idealna biljka je mala s kratkim korijenovim sustavom, brzo raste, lako se bere i ima visok prinos. Uz kvalitetu rasta, "biljni recept" također mora biti pažljivo sastavljen. “Najveći je izazov pratiti svaku varijablu koja utječe na biljku. Potrebne su vam prave hranjive tvari i morate osigurati da biljka ima stalan pristup hranjivim tvarima tijekom rasta,” kaže Riemann.
Relativno skupo
No dok se bilo koji usjev teoretski može uzgajati vertikalno, to se neće dogoditi u doglednoj budućnosti. Usjevi u rinfuzi kao što su pšenica i kukuruz mogu se uzgajati mnogo jeftinije korištenjem uobičajenih metoda. “Mislim da je vertikalni uzgoj trenutačno posebno prikladan za svježe proizvode. Tehnički, možemo uzgajati bilo koji usjev, uključujući pšenicu. Ali vertikalni uzgoj je također relativno skup. Mislim da trenutno nije realno uzgajati takav masovni proizvod s 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 oko 90 posto sve hrane uvozi, uzgoj rasutih proizvoda niske vrijednosti na ovaj način može se isplatiti. S druge strane, u Europi bi vertikalni uzgoj pšenice mogao biti dugoročno opcija, ali sigurno ne u sljedećih pet godina.
Visoka potrošnja energije
Iako budućnost izgleda svijetla za vertikalnu poljoprivredu, postoji jedan veliki problem. Zahtijeva puno energije i stoga je vrlo skupo. Točna potrošnja energije razlikuje se od farme do farme, od sustava do sustava i ovisi o lokaciji, sezoni i usjevu. Na primjer, tvrtka 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 njihov uzgoj zelene salate u trajanju od 90 dana košta 62.26 kWh po m2. Za jagode to iznosi 117.10 kWh po m2.
Dodatna potrošnja energije u usporedbi s uobičajenim metodama je između 14 i 251 posto, ovisno o tome gdje se nalaze staklenik i vertikalna farma.
Wageningen University & Research i Delft University of Technology proveli su studiju u kojoj su usporedili staklenike i vertikalne farme, koje se u studiji nazivaju tvornicama biljaka. To se odnosilo na staklenike i vertikalne farme u Nizozemskoj, Ujedinjenim Arapskim Emiratima i Švedskoj. Za drugu zemlju, u usporedbu su uključeni i staklenici sa i bez umjetnog svjetla.
„Proizvodnja jednog kilograma suhe salate zahtijeva unos od 247 kWhe u tvornici biljaka, u usporedbi sa 70, 111, 182 i 211 kWhe u staklenicima u Nizozemskoj, Ujedinjenim Arapskim Emiratima i Švedskoj (sa i bez dodatnih umjetnih rasvjeta),” kažu znanstvenici u studiji.
U oštrim klimatskim uvjetima, razlika u potrošnji energije između dva načina uzgoja se smanjuje. Vertikalne farme mogu biti energetski najučinkovitiji izbor u nekim ekstremnim klimatskim uvjetima. Ali čak i na arktičkom sjeveru Švedske iu pustinjskim uvjetima UAE, staklenici bi još uvijek mogli biti najisplativiji način uzgoja.
Optimizirajte
Vertikalne farme mogu donekle prevladati problem velike potrošnje električne energije optimizacijom proizvodnje. Optimalnim podešavanjem LED rasvjete i boje možete utjecati i na vrijeme rasta i na kvalitetu usjeva. Troškovi proizvodnje na farmi također se mogu smanjiti kako farma postaje sve automatiziranija. Roboti koji rade 24/7 kako bi primijenili hranjive tvari u pravo vrijeme, pratili rast prinosa i žetvu kada je biljka zrela mogu biti skupa početna investicija.
No s vremenom roboti svojim neprekidnim radom nadoknađuju troškove. Unatoč velikoj potražnji za energijom i trenutno ograničenom izboru usjeva koji su dovoljno jeftini za uzgoj, vertikalna poljoprivreda dobiva na popularnosti. Iako će proći neko vrijeme prije nego što dobijete svoje jagode iz kontejnera za uzgoj u vašem području.