ФЭНДОМ


Вертикальные фермы-0

Вертикальные фермы

Вертикальное сельское хозяйство — обобщённое название высокоавтоматизированного агропромышленного комплекса, размещенного в специально спроектированном здании. Главное отличие вертикального сельского хозяйства от традиционных тепличных хозяйств и животноводческих ферм — это интенсивный подход к использованию территории, вертикальное многоярусное размещение насаждений. Зачастую в вертикальных фермах применяется технология гидропоники.

Предпосылкой для разработки подобных проектов послужил постоянный рост населения планеты, а также влияние климатических факторов, что в обозримом будущем приведёт к нехватке территорий сельскохозяйственного назначения.

Методы вертикального земледелия 

Гидропоника

Основная статья: Гидропоника

Гидропоника относится к технике выращивания растений без почвы. В гидропонных системах корни растений погружают в жидкие растворы, содержащие макроэлементы (такие как азот, фосфор, сера, калий, кальций и магний) и микроэлементы (включая железо, хлор, марганец, бор, цинк, медь и молибден). Применяются также инертные (химически неактивные) среды, например, гравий, песок и опилки, в качестве заменителей почвы для обеспечения поддержки корней.

Гидропоника

Гидропоника

К преимуществам гидропоники относится возможность увеличения урожайности на единицу площади и снижение водопотребления. Исследования показывают, что по сравнению с традиционным сельским хозяйством гидропонное земледелие может увеличить урожайность с одной площади салата примерно в 11 раз, требуя при этом в 13 раз меньше воды. Благодаря этому преимуществу гидропоника является преобладающей системой выращивания, используемой в вертикальном земледелии.

Аквапоника

Аквапоника

Аквапоника

Аквапоника, в отличие от гидропоники, делает еще один шаг вперед, интегрируя производство наземных растений с производством водных организмов в замкнутую систему, которая имитирует биосферу. Богатые питательными веществами сточные воды из аквариумов фильтруются блоком удаления твердых частиц, а затем направляются в биофильтр, где токсичный аммиак превращается в питательную селитру. Поглощая питательные вещества, растения затем очищают сточные воды,которые возвращаются обратно в аквариумы.

Кроме того, растения потребляют углекислый газ, вырабатываемый рыбой, а вода в аквариумах получает тепло и помогает теплице поддерживать температуру ночью, чтобы сэкономить энергию.

Аэропоника

В отличие от обычной гидропоники и аквапоники, аэропоника не требует никакой жидкой или твердой среды для выращивания растений. Вместо этого жидкий раствор с питательными веществами запотевают в воздушных камерах, где растения подвешены. Аэропоника является наиболее перспективной технологией выращивания без почвы, поскольку она использует до 90% меньше воды, чем самые эффективные обычные гидропонные системы и не требует замены питательной среды.

Аэропоника

Аэропоника

Отсутствие питательной среды позволяет аэропонным системам принимать вертикальную конструкцию, что дополнительно экономит энергию, поскольку гравитация автоматически отводит избыточную жидкость, в то время как обычные горизонтальные гидропонные системы часто требуют водяных насосов для контроля избыточного раствора.

Ключевые параметры

Преимущества

Сельскохозяйственная эффективность

Вертикальное земледелие позволяет, в некоторых случаях, более чем в десять раз увеличить урожайность, чем традиционные методы. В отличие от традиционного земледелия в нетропических районах, закрытое (тепличное) земледелие может производить урожай круглый год. Всесезонное земледелие увеличивает продуктивность обрабатываемой поверхности в 4-6 раз в зависимости от урожая[1].

Кубическая ферма

Вертикальное земледелие также позволяет производить большее разнообразие уборочных культур из-за использования изолированных секторов растениеводства. В отличие от традиционной фермы, где один вид урожая собирается за сезон, Вертикальные фермы позволяют одновременно выращивать и собирать множество различных культур благодаря своим индивидуальным земельным участкам.

Кроме того, борьба с вредителями в вертикальных фермах более эффективна. Без применения химических пестицидов выращивать органические культуры проще, чем в традиционном земледелии.

Устойчивость к атмосферным воздействиям

Культуры, выращиваемые в традиционном открытом земледелии, зависят от благоприятной погоды и страдают от заморозков, засухи, обильных дождей, града, торнадо, наводнений, лесных пожаров и др.

Проблема неблагоприятных погодных условий особенно актуальна для арктических и субарктических районов, таких как Российское заполярье, Аляска и Северная Канада, где традиционное земледелие практически невозможно. Отсутствие продовольственной безопасности является давней проблемой в отдаленных северных общинах, где свежие продукты приходится доставлять на большие расстояния, что приводит к высоким затратам и плохому питанию. Контейнерные фермы могут обеспечивать свежую продукцию круглый год по более низким ценам, чем доставка поставок из более южных районов.

Защита окружающей среды

Вертикальное земледелие потенциально может уменьшить количество сельскохозяйственных угодий, тем самым экономя природные ресурсы. Можно было бы избежать обезлесения и опустынивания, вызванных расширения площадей сельскохозяйственной деятельности.

Производство продуктов питания в теплицах сокращает или исключает традиционную вспашку, посадку и сбор урожая сельскохозяйственной техникой, защищая почвы и сокращения выбросы в атмосферу. Метод ведения сельского хозяйства является экологически более приемлемым за счет снижения выбросов от транспорта (фермы можно размещать рядом с городом) и сокращения потребности в воде.

Недостатки

Рентабельность

Строительство и запуск вертикальных ферм является крайне затратным мероприятием. Первоначальные затраты на строительство вертикальной фермы площадью 60 гектаров превышают 100 миллионов долларов.

Поскольку вертикальные фермы должны располагаться в центрах крупных городов, владельцы вертикальных ферм должны будут оплачивать расходы на размещение, которые должны были бы оплачивать любые другие офисы в той же зоне. Стоимость размещения офисов в крупных городах может быть высокой, а офисные площади в таких городах как Токио, Москва, Мумбаи, Дубай, Милан, Цюрих и Сан-Паулу и др. варьируются от 850 до 1850 долларов за квадратный метр. В Австралии гипотетическая 10-уровневая вертикальная ферма будет стоить 349 долларов за квадратный метр пахотной земли, тогда как традиционная ферма в сельской местности Виктории будет стоить 0,40 доллара США за квадратный метр пахотной земли.

Даже вертикальная ферма с коэффициентом урожайности в 50 раз больше, чем традиционная ферма, выходит в точку безубыточности лишь через 6-7 лет.

Чтобы вертикальные фермы были успешными в финансовом отношении, необходимо выращивать высокоценные культуры, поскольку традиционные фермы предоставляют дешевые культуры, такие как пшеница, по более низким ценам, чем вертикальные фермы[2].

Энергопотребление

В вертикальных фермах солнце светит на вертикальную поверхность под таким углом, что посевы получают гораздо меньше света, чем при посадке на ровной земле, по этой причине фермам потребуется дополнительное освещение. Энергопотребление вертикального земледелия долгое время делало его неконкурентоспособным по сравнению с традиционными фермами, использующими только естественное освещение.

Гидропонная ферма на воде

Гидропонная ферма на солнечная батарея

Если для удовлетворения энергопотребления вертикальной фермы использовали только солнечные батареи, то требуемая площадь солнечных панелей может превысить объем занимаемой площади фермы. Эта ситуация ограничивает возможность строительства более высотных вертикальных ферм.

Гидропонная ферма по выращиванию салата потребовала бы 15 000 кДж энергии на килограмм произведенного салата. Традиционная открытая салатная ферма в Аризоне требует всего 1 100 кДж энергии на килограмм выращенного салата.

Загрязнение окружающей среды

Вертикальные фермы в альтернативном будущем

Примечания

  1. Для таких культур, как земляника, урожайность может возрастать в 30 раз
  2. Буханка хлеба, изготовленная из пшеницы, выращенной на вертикальной ферме, в 2020 году стоит 27 долларов. Для сравнения средняя буханка хлеба в США стоит 1,296 доллара.
Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA , если не указано иное.