Вертикальная ферма – огород под крышей небоскреба

Перенаселение планеты, экологические катастрофы, изменения климата, опустынивание грунтов, урбанизация – все это в будущем может грозить человечеству глобальным продовольственным кризисом. По мнению некоторых ученых, избежать голода можно, если создать в городах сеть вертикальных ферм.

В этой статье мы разберемся, что скрывается под вывеской продуктовых небоскребов, как они устроены и насколько рентабельны.

Многоэтажное “сельское” хозяйство

салат
Теперь салату грунт не нужен

Родоначальником вертикального фермерства считают американского профессора экологии и микробиологии Диксона Деспоммьера. Вместе со студентами Колумбийского университета Нью-Йорка он погрузился в проблему земледелия на крышах небоскребов Манхэттена. Результаты исследований разочаровали ученого – насытить таким способом можно не более 2% местного населения. И тогда Деспоммьера осенило: выращивать овощи и другие дары природы лучше не на крыше, а под нею.

В своих статьях и книгах, начиная с 1999 года, Деспоммьер развивает теорию вертикальных ферм. По его мнению, под такой объект нужно спроектировать,  возвести и специально оборудовать высотный дом. Согласно рассчетам, одна ферма, расположенная в 30-этажном здании, сможет дать пищу для 50 тысяч человек. Секрет рекордных урожаев – вертикальная ферма воссоздает природную экосистему.  Деспоммьер уверен: вскоре в небоскребах, как на обычных полях, будут выращивать около сотни видов сельскохозяйственных культур.  

Особенности работы вертикальных ферм:

  • рассаду традиционно проращивают в грунте;
  • культуры размещают на разных уровнях (ярусах) друг над другом;
  • вместо грунта – заменитель (субстрат), вместо удобрений – раствор с питательными веществами;
  • солнце заменяют светодиоды, ультрафиолетовые или другие лампы;
  • микроклимат поддерживает автоматика (технология контролируемых условий (СЕА));
  • способы выращивания могут быть разными;
  • урожай не зависит от погоды, вредителей или экологии;
  • отходы перерабатывают, электроэнергию и воду – экономят (на 90% и более);
  • гербицидов, пестицидов и нитратов не вносят – только органические технологии.

Фермерские технологии: с заменителем почвы и без

В вертикальных фермах применяют 3 основные технологии: гидропонику, аэропонику и аквапонику.

#1 Гидропоника

гидропоника
Гидропонная установка

Гидропоника – очень древняя технология. Ученые уверяют, что она дала жизнь одному из семи “чудес света” – Висячим садам Семирамиды в Вавилоне, а также плавающим плантациям ацтеков Северной Америки. Термин “гидропоника” впервые ввел американский фитофизиолог Уильям Герикке (1929).

Как правило, растения помещают в раствор, который содержит питательные вещества. Исследования показывают, что растениям для роста нужны калий, сера, кальций, железо, магний, азот и фосфор, а в очень небольших количествах – и некоторые другие (микроэлементы).

Однако в водном растворе корни не получают достаточно кислорода. Поэтому перед погружением растения “садят” в заменитель грунта, субстрат из органических, неорганических или ионообменных материалов – песок, гравий, щебень, мох, опилки, торф. После этого рыхлить и пропалывать ничего не надо. Следует лишь подливать раствор, выращивать рассаду и собирать урожай, поэтому трудоемкой гидропонику не назовешь.

#2 Аэропоника

аэропоника
При аэропонном методе корни свисают вниз

Аэропонику считают одним из методов гидропоники, хотя по сути это относительно новая технология. Первую аэропонную установку сконструировал русский ботаник Владимир Арциховский в 1911 году.

Особенность аэропоники: субстрат отсутствует, насос распыляет раствор в воздухе, окружающем корни. Последние свисают вниз, а стебель с листьями  фиксирует опорная система. Чтобы растение не пересыхало, разбрызгивание проводят каждые 10-15 минут.

Благодаря аэропонике овощи на 100% насыщаются кислородом и углекислым газом. Согласно исследованиям NASA, урожайность увеличивается на 20%, в сравнении с гидропоникой. Зато питательного раствора расходуется меньше на 25%, а воды – на 35%. Неслучайно метод признан безопасным, экологически чистым и коммерчески успешным.

#3 Аквапоника

Аквапоника
Аквапоника: симбиоз растений и рыб

Термин “аквапоника” возник сравнительно недавно, хотя некоторые ее формы существовали издревле в Северной Америке и Азии. На первый взгляд, это очень экзотическая технология, поскольку в основе лежит идея выращивать растения и рыб в симбиозе. Но если разобраться, то ничего сложного: питательный раствор здесь готовит не персонал вертикальной фермы, а … тилапия, окунь или карп.

Все выглядит логично, если контейнер с растениями и аквариум с рыбой объединить системой труб и насосов. Водные животные производят отходы, тот же набор веществ из питательного раствора. Насосы перекачивают этот “коктейль” растениям, которые питаются им, параллельно очищая воду. Отстойник улавливает остатки корма для рыб. Тест-системы контролируют качество воды.

Аквапонная установка позволяет сэкономить на удобрениях (рабочий раствор) и воде (одно и тоже количество циркулирует непрерывно). Основная часть расходов – корм для рыб и электроэнергия для насосов. Перекрыть их помогает реализация водных животных.  

Наибольшая отдача – от салата и зелени

Кимбал Маск
Кимбал Маск на открытии своей вертикальной фермы

Первые коммерческие вертикальные фермы появились 6 лет назад в Сингапуре. Их успехи в производстве свежей зелени и овощей (1 тонна в день)  вызвали интерес у инвесторов и стартаперов, которые убедились, что на воплощении идей Деспоммьера можно зарабатывать. Вертикальные фермы стали трендом, их начали создавать по всему миру: в деловых кварталах, супермаркетах, на месте заброшенных фабрик и даже в метро.

Один факт: в 2016 году младший брат Илона Маска Кимбал построил в Нью-Йорке 10 “фабрик зелени” в морских контейнерах.

В отрасль хлынули большие деньги. В 2017 году японский Softbank инвестировал в развитие вертикального фермерства 200 млн долларов. По данным журнала Forbes, годовой объем инвестиций в агротехнологии превысил 1,5 млрд. По прогнозам экспертов, к 2022 году сегмент вертикальных ферм вырастет до 5,8 млрд.

Прогресс многоэтажных технологий сдерживает высокая стоимость оборудования. К примеру, профессиональная ферма для выращивания клубники из 300 секций (урожайность – 5,7 тонн, площадь – 900 квадратных метров) фирмы Fibonacci стоит почти 2,5 млн долларов. Для сравнения: полностью роботизированную разработку компании FodderWorks (производит 1 тонну биомассы для кормления животных) можно купить за 233 тысячи. На втором месте по затратности – электроэнергия, которую ферма потребляет немало (0,4 мегаватта в час, как в случае с “детищем” Fibonacci) .

Чтобы повысить окупаемость затрат, вертикальные фермеры, как правило,  вынуждены выращивать лишь те культуры, которые дают быстрый и стабильный доход – салат и зелень. Как показывает практика, даже в этом случае выйти на прибыль можно не ранее, чем через 2 года. Поэтому многие новички “ускоряются”, снижая потребление электроэнергии – переходят на солнечные батареи и генераторы на биогазе. Опытные фермеры применяют новейшие технологии, которые повышают урожайность.

Источники: agroportal.ua, hightech.fm, knews.kg, promgidroponica.ru, marketsandmarkets.com. Подготовил Станислав Клопот

 

 

 


Расскажите об этом друзьям



Хотите узнать о будущем больше?

Узнайте где деньги будут завтра!

Как современные технологии изменят бизнес? От чего стоит отказываться уже сейчас? Какие бизнес-идеи будут востребованы через 5, 10 и 15 лет? Какие отрасли останутся выгодными и актуальными, а какие умрут?

Заглянуть в будущее