Vertikaalinen viljely leviää ympäri Eurooppaa ja kaikenlaisia uusia viljelykasveja tutkitaan. Mutta haasteita on vielä voitettavana.
Tyhjiä toimistorakennuksia, joissa kasveja voi kasvaa pinottuina päällekkäin, kerros kerrokselta. Tai naapurustossasi sijaitsevassa kontissa pystyviljely tarjoaa monia mahdollisuuksia. Voit kasvattaa kasveja missä haluat. Et tarvitse kenttiä siihen. Viljely on kestävää, tehokasta ja täysin kontrolloitua. Torjunta-aineita ei tarvita, ravinnepäästöjä ei ole ja veden kulutus on vain 2-4 litraa vihanneskiloa kohden. On edelleen suuri ongelma: energiankulutus. Työskentelemme edelleen kovasti sen eteen.
Vertikaalinen maatalous on nousussa kaikkialla Euroopassa. Se soveltuu erityisen hyvin viljelykasvien viljelyyn kaupunkialueilla, joissa tilaa on vähän. Se voi jopa taata elintarviketurvan maissa, jotka ovat vähemmän sopeutuneet perinteiseen maatalouteen. Mutta vaikka ensimmäiset sadot ovat jo myynnissä joissakin maissa, kestää varmasti useita vuosia, ennen kuin vertikaalisten tilojen tuotteet saapuvat massakaupan hyllyille.
Muuttuva ruokavalio ja lisääntynyt kysyntä
Viljellyn lihan ohella vertikaalinen viljely esitetään usein avainratkaisuna tulevien ruokakriisien torjuntaan. Mutta miksi tarvitsemme vertikaalisia tiloja? Miksi emme vain jatkaisi sitä vanhanaikaisesti, kuten olemme tehneet viimeiset 10,000 XNUMX vuotta?
Ruoan kysyntä kasvaa joka vuosi. YK:n mukaan maailman väkiluku kasvaa 9.7 miljardiin vuoteen 2050 mennessä. Kaikki nämä ihmiset tarvitsevat ruokaa. Sadon kasvattamisesta perinteisellä tavalla on kuitenkin tulossa kasvava ongelma. Ilmastonmuutoksen myötä kasvuolosuhteet muuttuvat niin, että joitain kasveja ei voi enää kasvattaa siellä, missä ennen pystyi. Äärimmäiset sääilmiöt ja ankarat myrskyt tuhoavat enemmän satoa joka vuosi. Ja paikoin maaperä on vähemmän ravitsevaa kuin ennen.
Sen lisäksi, että joudumme vastaamaan tuoreen ruoan tulevaan kysyntään, ruokailutottumuksemme ovat myös hyvin erilaisia kuin sata vuotta sitten. "Emme enää syö kausiluonteisesti. Talvella syömme maahantuomia salaatteja ja marjoja”, sanoo toimitusjohtaja Anders Riemann Nordic Harvestista, Euroopan suurimmasta vesiviljelytilasta.
Pystysuoralla tilalla viljelijät käyttävät suojavaatetusta estääkseen ei-toivottujen bakteerien pääsyn tilalle. Tällä tavalla he voivat välttää torjunta-aineiden käytön.
Kesäsato arktiselta alueelta
Pystysuuntaisia tiloja voidaan rakentaa melkein minne tahansa. Tämä tarkoittaa, että sinun ei enää tarvitse tuoda kiivejä Uudesta-Seelannista, vaan voit kasvattaa niitä tällaisella tilalla omalla alueellasi. Tämä säästää suuria määriä hiilidioksidipäästöjä.
Miten tämä toimii?
”Minulle täydellinen hallinta on vertikaalisen viljelyn suuri etu. Voimme todella optimoida prosessin ja tietää tarkalleen, kuinka paljon haluamme kasvaa ja minkä laatuisia", sanoo Leo Marcelis, puutarhatalouden ja tuotefysiologian professori Wageningenin yliopistosta ja tutkimuslaitoksesta.
Veden saannista päivänvaloon, lämpötilaan ja mineraalien ja bakteerien saatavuuteen. Pystyviljely tapahtuu erittäin kontrolloiduissa olosuhteissa. Viljelykasveja kasvatetaan sisätiloissa LED-valoilla auringonvalon sijaan. LED-polttimot ovat pieniä, kestäviä, kustannustehokkaita ja ne eivät tuota lämpöä. Kun aurinko laskee päivän päätteeksi, nämä valot voivat loistaa niin kauan kuin tarvitaan.
Viljelijä voi manipuloida kasvin päivä- ja yörytmiä kasvusadon optimoimiseksi. Päivän aikana kasvit muodostavat lehtiin tärkkelystä, joka hajoaa sokeriksi ja kuljetetaan yöllä muuhun kasviin. Jotkut kasvit tarvitsevat yli 12 tuntia valoa päivässä kasvaakseen, toiset vähemmän. Vertikaalisen viljelyn ansiosta minkä tahansa tyyppinen kasvi saa tarpeeksi päivänvaloa, jota se tarvitsee kasvaakseen parhaimmillaan.
Kasvu eri valon väreillä
Näiden valojen värit ovat erityisen tärkeitä kasvusadon optimoimiseksi. Tutkijat ovat keskittyneet pääasiassa punaisen, sinisen ja vihreän valon vaikutukseen kasvien kasvuun. Punainen valo on erittäin tehokas fotosynteesiin, mutta kasvit tarvitsevat myös sinistä valoa, mikä on erityisen hyödyllistä klorofyllin tuotannossa. Jo jonkin aikaa tutkijat yrittivät vähentää vihreän valon käyttöä uskoen, että se ei edistänyt fotosynteesiä.
Utahin osavaltion yliopiston vuonna 2016 tekemä tutkimus kuitenkin osoittaa, että vihreä valo voi ohjata fotosynteesiä alempia lehtiä tehokkaammin kuin punainen tai sininen valo. Viljelijä voi käyttää erilaisia väriyhdistelmiä korostaakseen eri ominaisuuksia. Oikealla yhdistelmällä viljelijä voi kasvattaa kasveja, jotka ovat paljon ravitsevampia kuin perinteinen viljely. Tämä voi olla hyödyllistä, koska useimmat kasvit ovat vähemmän ravitsevia viime vuosikymmeninä. Toisella yhdistelmällä voidaan lisätä kasvunopeutta niin, että kerralla voidaan tuottaa enemmän ruokaa. Taloudellisesta näkökulmasta se voisi olla toivottavaa, koska vertikaalinen viljely on edelleen kustannusvaltaista.
Mutta on muitakin syitä, miksi tämä menetelmä on niin suosittu. Pystyviljelyssä ei tarvita torjunta-aineita. Viljelijät voivat kasvattaa juuri haluamansa määrän, tietyssä ajassa ja itse valitsemansa laadun. Sää- tai kausiolosuhteet eivät enää vaikuta tuotantoon. Pienemmällä pinta-alalla voidaan kasvattaa enemmän ruokaa.
Maataloutta ilman peltoja
Vertikaalista viljelyä on nykyään pääasiassa kahdessa muodossa: vesiviljelyssä ja aeroponisessa. Leo Marcelisin mukaan molemmat tekniikat ovat erinomaisia vaihtoehtoja. Hydroponiikassa kasvit kasvavat hyllyillä niin, että niiden juuret ovat ravinteellisessa vedessä maaperän sijaan. Sitä pidetään helpoimpana kahdesta pääjärjestelmästä.
Nordic Harvestilla on Kööpenhaminan lähellä koetila, jossa se kasvattaa erilaisia salaatteja, lehtikaalia ja pinaattia. Tilaa ympäröivät muut teollisuuskompleksit. Se on jalkapallokentän kokoinen rakennus. Vuonna 2023 yritys haluaa laajentua maatilalla Osloon, jonka jälkeen tulevat maatilat Skandinaviassa ja Suomessa.
Riemannin mukaan Nordic Harvestin nykyinen tuotantokapasiteetti on jo havaittavissa: ”Tuotamme noin 1000 tonnia vihanneksia vuosittain. Tanskan markkinat ovat noin 20,000 6,000 tonnia vuodessa. XNUMX tonnia viljellään tavanomaisesti ja loput tuodaan." Vihannekset ovat lehtivihanneksia. Vertikaalisen viljelyn laajentuessa sen osuus elintarviketuotannosta kasvaa. Muita vertikaalisilla tiloilla viljeleviä yrityksiä ovat Jones Food Company Iso-Britanniassa, Hydropousse Ranskassa ja Robbes Lilla Trädgård Suomessa.
Aeroponisesti kasvatettujen kasvien juuret ovat ilmassa. Intia Langley, elintarvikejärjestelmien tutkija ja sisäviljelyteknologian toimittaja LettUs Grow'n PR-johtaja, selittää, kuinka se toimii. ”Sinulla on sarja hyvin pieniä reikiä sisältäviä suuttimia, joilla sumutetaan ravintoliuosta. Tämä ratkaisu levitetään vapaasti riippuvien kasvien juurille."
Aeroponics kehitettiin 1990-luvulla, kun NASA etsi tapoja kasvattaa kasveja avaruudessa. Yhdysvaltain kansallisen soveltuvan teknologian keskuksen mukaan aeroponiikka on "ylivoimaisesti tehokkain kasvinjalostusjärjestelmä vertikaalisille maatiloille".
Aeroponisessa järjestelmässä juuret saavat helposti happea. Kasvin kasvunopeus on jopa kaksi kertaa nopeampi kuin hydroponisessa järjestelmässä, jossa kasvi imee veteen liuennutta happea. Sitä ei vieläkään käytetä yhtä paljon kuin hydroponiikkaa sen monimutkaisuuden vuoksi. Tuotannossa käytetyt suuttimet voivat helposti tukkeutua tai rikkoutua. Mutta LettUs Grow on löytänyt ratkaisun ongelmaan.
"Olemme poistaneet sprinklerit kokonaan. Sumu syntyy täysin tasaiselle pinnalle, joten siinä ei ole mitään tukkeutuvaa tai rikkoutuvaa. Uskomme, että tämä yksinkertainen ratkaisu antaa meille mahdollisuuden viedä aeroponiikka paljon laajempaan mittakaavaan”, Langley sanoo.
LettUs Grow tuottaa kasvatusjärjestelmiä, jotka mahtuvat lähetyskonttiin. Nämä säiliöt ovat siirrettäviä ja ne voidaan sijoittaa minne tahansa, missä on tilaa.
Kalojen ja kasvien kasvatus yhdessä
Vaikka hydroponiikka ja aeroponiikka ovat kaksi tärkeää tekniikkaa vertikaalisessa viljelyssä, ne eivät ole ainoita. Myös muita tekniikoita käytetään. Euroopassa useat yritykset käyttävät akvaponista jalostusmenetelmää. Vesiviljelyn tavoin vesiviljelykasveja kasvatetaan juurensa vedessä. Vain ne juuret roikkuvat säiliössä, jossa myös kalat uivat. Nämä kalat tuottavat erittäin ravitsevia jätetuotteita, joita kasvit voivat käyttää uudelleen.
Kasvit imevät ravinteita ja puhdistavat siten myös veden kaloille. Marceliksen mukaan akvaponiikka muodostaa tulevaisuudessa vain pienen osan vertikaalisista viljelymarkkinoista. ”Hienoa on, että käytät kalajätteitä kasvien ravinnoksi. Mutta ole varovainen ja varmista, että pidät laitosjärjestelmän optimaalisena”, hän sanoo tekniikasta.
Uudenlaisia vihanneksia
Sekä Nordic Harvest että LettUs Grow aloittivat ensin lehtivihanneksen viljelykokeilun ennen siirtymistä yrtteihin ja mikrovihreisiin. Sitten seuraa tomaatit ja mansikat. Langleyn mukaan useat vertikaaliset maatilat seuraavat samoja kehitysvaiheita. Hyvistä syistä. Ne ovat herkkiä, arvokkaita kasveja, joita käytetään laajasti ja jotka voivat kattaa tuotantokustannukset. Ne kasvavat myös nopeasti ja ovat kooltaan pieniä, mikä tarkoittaa, että useita kasveja voidaan kasvattaa kerralla.
Kun tuotanto laajenee, on mahdollista kasvattaa laajempaa valikoimaa kasveja. Marcelis uskoo, että muutaman vuoden kuluttua voimme ehkä ostaa uusia lajikkeita, jotka on kehitetty erityisesti pystyviljelyyn. Mutta uusien satoreseptien kehittäminen ei ole varmaa. Uuden, tähän viljelytapaan sopivan kasvin kasvattaminen kestää 5-10 vuotta.
Ihanteellinen kasvi on pieni, lyhyt juuristo, kasvaa nopeasti, on helppo korjata ja sillä on korkea sato. Kasvuominaisuuksien lisäksi myös "kasviresepti" on laadittava huolellisesti. ”Suurin haaste on pitää kirjaa kaikista laitokseen vaikuttavista muuttujista. Tarvitset oikeat ravinteet ja sinun on huolehdittava siitä, että kasvin ravinteet ovat jatkuvasti saatavilla kasvun aikana”, Riemann sanoo.
Suhteellisen kallista
Mutta vaikka mitä tahansa satoa voidaan teoriassa kasvattaa pystysuunnassa, tätä ei tapahdu lähitulevaisuudessa. Irtokasveja, kuten vehnää ja maissia, voidaan kasvattaa paljon halvemmalla tavallisilla menetelmillä. ”Mielestäni pystyviljely soveltuu tällä hetkellä erityisesti tuoretuotteisiin. Teknisesti voimme kasvattaa mitä tahansa satoa, myös vehnää. Mutta vertikaalinen viljely on myös suhteellisen kallista. Mielestäni tuollaisen bulkkituotteen kasvattaminen suhteellisen alhaisella arvolla ei ole tällä hetkellä realistista. Jo nyt vehnän hinnat nousevat Ukrainan sodan takia”, Marcelis sanoo.
Silti Singaporen kaltaisissa maissa, kuten Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa, jonne noin 90 prosenttia kaikesta ruoasta tuodaan, vähäarvoisten bulkkituotteiden kasvattaminen tällä tavalla voi maksaa itsensä takaisin. Toisaalta Euroopassa pystysuora vehnän viljely voi olla vaihtoehto pitkällä aikavälillä, mutta ei ainakaan seuraavan viiden vuoden aikana.
Korkea energiankulutus
Vaikka vertikaalisen viljelyn tulevaisuus näyttää valoisalta, siinä on yksi suuri ongelma. Se vaatii paljon energiaa ja on siksi erittäin kallista. Tarkka energiankulutus vaihtelee maatilasta toiseen, järjestelmästä toiseen ja riippuu sijainnista, vuodenajasta ja sadosta. Esimerkiksi kreikkalainen yritys käyttää talvella 2.87 kWh energiaa yhden salaattikilon tuottamiseen, mutta kesällä vain 1.73 kWh. Suomalainen iFarm on laskenut, että 90 päivän salaatin kasvattaminen maksaa 62.26 kWh/m2. Mansikoilla se on 117.10 kWh/m2.
Lisäenergiankulutus tavallisiin menetelmiin verrattuna on 14-251 prosenttia riippuen kasvihuoneen ja pystytilan sijainnista.
Wageningen University & Research ja Delft University of Technology tekivät tutkimuksen, jossa he vertasivat kasvihuoneita ja vertikaalisia tiloja, joita tutkimuksessa kutsutaan kasvitehtaiksi. Tämä koski kasvihuoneita ja vertikaalisia tiloja Alankomaissa, Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa ja Ruotsissa. Jälkimmäisen maan osalta vertailuun otettiin sekä keinovalolla että ilman kasvihuoneita.
”Yhden kilogramman kuivapainoisen salaatin tuotanto vaatii 247 kWh:n panoksen kasvitehtaassa verrattuna 70, 111, 182 ja 211 kWhe:n tuotantoon Hollannin, Yhdistyneiden arabiemiirikuntien ja Ruotsin kasvihuoneissa (keinotekoisen lisäaineen kanssa ja ilman). valaistus), kertovat tutkijat tutkimuksessa.
Ankarissa ilmastoissa ero energiankulutuksessa kahden viljelytavan välillä pienenee. Vertikaaliset maatilat voivat olla energiatehokkain valinta joissakin äärimmäisissä ilmastoissa. Mutta jopa Pohjois-Ruotsin arktisella alueella ja Arabiemiirikuntien aavikko-olosuhteissa kasvihuoneet voivat silti olla kustannustehokkain tapa kasvaa.
Optimoida
Vertikaaliset maatilat voivat jossain määrin voittaa korkean sähkönkulutuksen ongelman optimoimalla tuotantoa. Säätämällä LED-valaistusta ja väriä optimaalisesti voit vaikuttaa sekä kasvuaikaan että sadon laatuun. Maatilan tuotantokustannuksia voidaan myös vähentää, kun tila automatisoituu. Robotit, jotka työskentelevät 24/7 levittääkseen ravinteita oikeaan aikaan, seuratakseen kasvusatoa ja sadonkorjuuta kasvin kypsyessä, voivat olla kallis alkuinvestointi.
Mutta ajan myötä robotit kompensoivat kustannukset jatkuvalla työllään. Huolimatta suuresta energian kysynnästä ja tällä hetkellä rajoitetusta viljelykasvien valikoimasta, jotka ovat tarpeeksi halpoja kasvaa, vertikaalinen viljely on kasvattamassa suosiota. Kestää kuitenkin jonkin aikaa, ennen kuin saat myös mansikkasi alueeltasi olevasta viljelysäiliöstä.