Проекти‎ > ‎

Вертикальне фермерство

                                                                              
  
      
      
 
                               

                                   Гідропоніка                                                                    Аєропоніка                                                         Аквапоніка



Коли активне використання орної землі та основаного на землі сільського господарства буде все ще актуальним в природничій ресурсо-орієнтованій економіці (в ідеалі, звісно, разом з більш стійкими практиками ніж ті, які ми використовуємо сьогодні), значна доля тиску може бути з часом зменшена завдяки прогресивним безґрунтовим методам, які потребують менше води, менше добрив, менше пестицидів (або взагалі їх повне виключення), менше землі та менше праці. Такі виробничі потужності сьогодні можуть бути побудовані в урбаністичних умовах міста або навіть в морі, далеко від берегової лінії.

Мабуть, найбільш перспективним з усіх цих упорядкувань є вертикальне фермерство. Воно пройшло випробовування у багатьох регіонах, де показало надзвичайно перспективні результати ефективності. Екстраполяція цих статистичних даних, у поєднанні з паралельними тенденціями прогресу (посилення в ефективності) механізмів пов’язаних з цим процесом, вказує на те, що майбутнє виробництво їжі в достатку не тільки буде використовувати менше ресурсів на одиницю випуску продукції (порівняно з поточними традиціями, які базуються на землі), призводити до меншого марнування, мати менший екологічний відбиток, підвищувати якість їжі і таке інше. Також використовуватиметься менше поверхні планети, можливим стане виробництво тих видів їжі, які були колись обмежені певними кліматичними умовами або регіонами, і які тепер зможуть вирощуватися практично всюди в закритих, вертикальних системах.

Тоді, як підходи до цього варіюються, загальнопоширені методи включають системи сівозміни в прозорих обгороджених корпусах з використанням природного світла, в поєднанні з обслуговуючими водними та живильними системами гідропоніки, аеропоніки та/або аквапоніки. Тут також використовуються системи штучного світла, разом з іншими засобами поширення природного світла, такими, як використання систем параболічних дзеркал, що можуть переміщувати світло без електрики. Для цих споруд загальнопоширеними є системні підходи «перетворення відходів на енергію», які застосовуються разом з прогресивними енергосистемами, основаними на регенеративних процесах або локалізованих джерелах. Продуктивність цих різноманітних підходів значною мірою посилюється, оскільки їжа може вирощуватися майже 24 години на добу, сім днів на тиждень.

Загальнопоширеним запереченням щодо такого виду фермерства в більшості є питання їхнього енергетичного відбитку, де критикується використання штучного світла в деяких його варіантах як занадто енергоємного. Проте, використання систем відновлюваних джерел енергії, таких, наприклад, як фотовольтаїка, в поєднанні з регіональним розміщенням, яке є найбільш сприятливим для відновлюваних методів (наприклад, біля хвиль, припливів або геотермальних джерел) становить реальне рішення для стійкої, безвуглеводної енергетики.

Однак, краще міркувати про це в порівняльному контексті. В США до 20% споживання викопного палива країни припадає на харчовий ланцюг, відповідно до даних «Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН» (FAO), які вказують на те, що використання викопного палива системами виробництва їжі в розвинутому світі «часто перевищує його використання в автомобілях».

У Сінгапурі система вертикальних ферм, яку зазвичай споруджують у прозорих корпусах, використовує автоматизовану гідравлічну систему замкненого циклу для того, щоб циклічно обертати урожай між сонячним світлом та подачею органічних поживних речовин, де витрати на електроенергію для одного корпусу складають лише близько $3 на місяць.

Ця система в десять разів продуктивніша в розрахунку на один квадратний фут, ніж традиційне фермерство, і споживає набагато менше води, праці та добрив, як уже зазначалося раніше. Тут також, по суті, немає транспортних витрат враховуючи, що вся продукція розподіляється локально, зберігаючи більше ресурсів та енергії.

Назагал сьогодні існує цілий спектр таких програм, але в багатьох випадках використовують уже наявні структури, які не призначені для такої роботи. В Чикаго (Іллінойс, США) діє найбільша в світі сертифікована органічна вертикальна ферма. Вона, здебільшого, виробляє зелень для місцевих ринків Чикаго, проте ці 90 000 квадратних футів виробничих потужностей використовують систему аквапоніки, де відходи риб тиляпії дають поживні речовини для рослин. Ферма зберігає 90% своєї води, порівняно з методами традиційного фермерства, і не має ніяких сільськогосподарських стоків. На додаток до цього, всі її відходи (коріння рослин, стебла та навіть упаковка, яка здатна до біологічного розкладу) спільно переробляються, що зводить кількість відходів до нуля.

Сучасні статистичні дані варіюються відносно ефективності, часто через грошові обмеження та властиві їм проблеми рентабельності. Як і з більшістю в ринковій системі, перспективні технології знаходять свій розвиток лише тоді, коли вони доводять свою конкурентоздатність. Зважаючи на новизну цих ідей, ми не можемо чекати, що побачимо багато прикладів їх втілення, так само як не можемо чекати, що побачимо високу оптимізацію таких методів для їх оцінювання без «схвалення ринку».

Втім, ми можемо екстраполювати усвідомлений потенціал наявних систем, масштабуючи їх застосування так, наче вони були у найбільш ефективній формі впроваджені в кожному великому місті. Наступний список підтверджує перевагу цього підходу над сучасними традиційними методами, які базуються на землі. Він показує не лише більш стійку, а й продуктивнішу практику, яка може, в поєднанні з уже створеними методами, багато разів задовольнити все світове населення їжею, основаною на овочах.

Різноманіття:  На противагу традиційному фермерству, вертикальні ферми можна споруджувати будь-де, навіть на воді, використовуючи збільшення кількості висхідних рівнів для примноження продуктивної здатності (тобто десятиповерхова ферма буде виробляти 1/10 продуктивності 100-поверхової ферми). Таке використання простору часто обмежується архітектурними можливостями. Ба більше, рослини можуть рости «на замовлення» в багатьох аспектах, тому що скасовуються регіональні обмеження, оскільки ці ферми можуть вирощувати практично будь-що.

Зменшене використання ресурсів: Вертикальні ферми використовують значно менше води та пестицидів, і є більш сприятливими для застосування невуглеводних методів живлення та удобрення. Їхнє використання енергії може змінюватися, базуючись на прикладних застосовуваннях, але при найбільш ефективних налаштуваннях, вони використовують набагато менше енергії як для живлення самої ферми, так і стосовно відсутності у цьому випадку потреби у надлишкових вуглеводних добривах та транспорті, який живиться продуктами нафтопереробки, що є важким тягарем у сучасних фермерських процесах.

Більша стійкість та менша екологічна шкода: Теперішні традиції фермерства визнають як одні з найбільш екологічно руйнівних процесів сучасного суспільства. За словами журналіста-еколога Рені Чо, «на 2008 рік 37,7% земель планети та 45% землі США використовувалися для сільського господарства. Вторгнення людей в дикі землі призвело до поширення інфекційних захворювань, втрати біорізноманіття та руйнування екосистем. Інтенсивна обробка землі та погані методи обробітку ґрунтів призвели до деградації сільськогосподарських земель планети. Щороку використовуються мільйони тонн токсичних пестицидів, які забруднюють поверхневі та ґрунтові води, і ставлять під загрозу живу природу.

Сільське господарство є відповідальним за 15% світового викиду парникових газів, а використання викопного палива налічує одну п’яту всього використання цього виду палива в США, яке здебільшого застосовується для приведення в дію сільськогосподарського обладнання, транспорту їжі та виробництва добрив. Оскільки надлишки добрив змиваються в річки, струмки та океани, то це може призводити до евтрофікації: розмножується цвітіння водоростей; коли вони помирають, їх поїдають мікроби, які використовують майже весь кисень у воді; результатом є мертві зони, які вбивають усе водне життя. 2008 року у світі налічувалося 405 мертвих зон… більш ніж дві третини світової прісної води використовується для ведення сільського господарства».

Постдефіцитна продуктивність: Вчені Колумбійського університету, працюючи над системами вертикальних ферм, визначили, що для того, аби прогодувати 50 000 людей, потрібна 30-поверхова будівля розміром з квартал Нью-Йорка. Квартал Нью-Йорка займає приблизно 6,4 акрів. Якщо ми екстраполюємо ці дані в контексті міста Лос-Анджелеса (Каліфорнія, США) з населенням близько 3,9 мільйонів та загальною площею приблизно 318,912 акрів, то для того, щоб нагодувати всіх місцевих жителів, знадобилося б близько 78 таких тридцятиповерхових споруд площею 6,4 акрів кожна. У результаті, щоб прогодувати все населення міста, потрібна площа, яка становить 0,1% загальної територіальної площі Лос-Анджелеса.

Суша, що займає близько 29% поверхні Землі, складає 36 794 240 000 акрів, а людське населення на кінець 2013 року складало 7,2 мільярди. Якщо ми екстраполюємо той же базис 30-поверхових вертикальних ферм, які займають 6,4 акрів для годування 50 000 чоловік, то ми прийдемо до того, що для того, аби прогодувати все світове населення нам потрібно 144 000 вертикальних ферм. Сумарна площа, необхідна для розміщення цих ферм, становить 921 600 акрів. Зважаючи на те, що близько 38% (13 981 811 200 акрів) всіх земель планети Земля зараз використовують для традиційного сільського господарства, ми бачимо, що нам потрібно лише 0,006% землі, яка нині використовується для сільського господарства, щоб задовольнити ці виробничі потреби.

Ця екстраполяція зараз – чисто теоретична і цілком очевидним є те, що до уваги повинно братися чимало інших факторів, що стосуються розміщення таких фермерських системи та їх критичних особливостей. Також, в межах статистичних даних використання земель на 38%, багато цієї землі використовується для вирощування худоби, а не лише для вирощування врожаю. Однак, вихідні статистичні дані видаються абсолютно неймовірними стосовно можливостей ефективності та продуктивності. По суті, якщо ми би теоретично взяли лише ті землі, які зараз використовуються тільки для вирощування врожаю (близько 4 408 320 000 акрів), замінюючи процес вирощування, оснований на землі, лише на такі 30-поверхові системи вертикальних ферм (розміщенні поряд одна з одною), обсягу виробництва було б достатньо, щоби прогодувати 34 440 000 000 000 (34,4 трильйони) людей.

Враховуючи, що нам буде потрібно прогодувати лише 9 мільярдів людей до 2050 року, для чого використовуватиметься близько 0,02% цієї теоретичної продуктивності, будь-які практичні заперечення, доволі поширені при аналізі наведеної вище екстраполяції, виглядають сумнівними. Як останнє зауваження варто зазначити, що білки, які є легко доступними в рослинному світі, все ще ставлять під питання інтерес у виробництві м’яса. Із погляду стійкості, ігноруючи загальні моральні питання та, вірогідно, негуманні практики, які все ще є загальнопоширеними для індустріалізованого вирощування худоби, виробництво м’яса є екологічно шкідливим актом сьогодні.

Відповідно до даних Міжнародного науково-дослідницького інституту тваринництва (ILRI), системи тваринництва займають близько 45% поверхні Землі. Відповідно до даних Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН (FAO), тваринницький сектор виробляє більше парникових газів, ніж сучасний транспорт, що їздить на бензині. Враховуючи також, що 90% всієї великої риби, яка колись жила в океані, зникла через надмірне виловлювання, нові рішення стають ще більш необхідними.

Одним з таких рішень є аквакультура, яка є фермерством безпосередньо із вирощування риби, ракоподібних та т.д. Цей прямий підхід, у випадку стійкого застосування, може задовольнити людське споживання багатою на білок рибою, вирощеною на фермах, заміщуючи попит на м’ясо, виробництво якого базується на землі. Іншим підходом є виробництво «м’яса у пробірці». М’ясо у пробірці може бути виготовлене як смужки м’язового волокна, котре вирощується шляхом злиття клітин-попередників, ембріональних стовбурових клітин або спеціалізованих сателітних клітин, знайдених у м’язовій тканині. Цей вид м’яса вирощують, зазвичай, у біореакторах.

Хоча і на експериментальному рівні, в 2013 році у Лондоні був приготований та спожитий перший у світі лабораторно вирощений гамбургер. Інші вигоди включають також зменшення хвороб, які мають тваринницьке походження, і котрі є дуже поширеними, разом з можливістю уникання певних негативних для здоров’я характеристик традиційного м’яса, як це, наприклад, відбувається у виробництві при видаленні жирних кислот.

 

 

 

 

 


Кліматрон



Мета: Створення мережі вертикальних ферм для забезпечення населення рослинною їжею в достатній кількості та її розподіл на основі системи спільного доступу.

Координатор: Олександр Єременко


Презентація проекту українських розробників на Європейській зустрічі TZM у Києві 2017

(у наушниках: ліве вухо - українська, праве вухо - англійський переклад))



Comments