Vertikální farma

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. prosince 2021; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Vertikální farma  je obecný název pro vysoce automatizovaný zemědělsko-průmyslový komplex pro pěstování plodin pomocí hydroponických nebo aeroponických metod uvnitř budovy speciálně navržené nebo upravené pro tento účel. Hlavní rozdíly mezi vertikálním hospodařením a tradičním skleníkovým hospodařením jsou víceúrovňové výsadby a plně kontrolované vnitřní klima. Termín a myšlenka jsou díky Dixonu Despommierovi [1] .

Od roku 2020 je na světě ekvivalent asi 30 hektarů aktivní vertikální zemědělské půdy [2] . Moderní použití vícepatrových regálů v kombinaci s fyto -osvětlením na bázi LED , automatizace zavlažování a dodávky hnojiv umožňuje na vertikálních farmách 5krát i vícekrát zvýšit výnos na jednotku plochy ve srovnání s tradičními způsoby hospodaření [3 ] . Zprávy Evropské komise [4] a Světového fondu na ochranu přírody [5] uznávají větší ekologickou bezpečnost vertikálních farem ve srovnání se skleníkovou zemědělskou produkcí.

Vertikální návrhy farem mají následující vlastnosti:

Historie

Koncept vertikální farmy formuloval profesor Columbia University Dixon Despommier [6] . V roce 1999 provedl studii, která měla spočítat, kolik rostlinné potravy by se dalo vyprodukovat skleníkovou metodou za použití střech newyorských mrakodrapů jako výměry. Postgraduální studenti, kteří práci prováděli, došli k závěru, že takové farmy mohou uživit jen asi 1000 lidí [7] . Nespokojen s výsledky, Despommier předpokládal možnost pěstování rostlin uvnitř na několika vertikálních úrovních [7] a navrhl 30patrovou vertikální farmu vybavenou umělým osvětlením, hydroponickými a aeroponickými stojany [8] , která by byla schopna produkovat dostatek potravy pro krmení. 50 000 osob [7] . V horních patrech jím navrženého mrakodrapu bylo plánováno pěstování asi 100 druhů ovoce a zeleniny a ve spodních patrech umístění drůbežárny a akvárií pro průmyslovou produkci ryb, které by využívaly rostlinný odpad jako potravu pro ryby a ptáci. Mrakodrapová farma Despommiers nebyla dosud postavena, ale popularizovala myšlenku vertikálního zemědělství a inspirovala mnoho následných projektů [7] .

Růst odvětví v letech 2000-2010 byl brzděn vysokými náklady na energii na fyto-osvětlení vertikálních farem, komerční projekty nedosahovaly ziskovosti [9] . Nárůst účinnosti LED osvětlení [10] a pokles ceny elektřiny z obnovitelných zdrojů však v následujícím desetiletí umožnily komerční „vertikální“ produkci salátových bylinek, zeleniny a bobulovin a také vznik vývojářů technologií a výrobců zařízení pro průmysl.

V letech 2014 až 2020 bylo do začínajících průmyslových podniků investováno celkem asi 1,8 miliardy dolarů [11] . Byla vytvořena a v současné době existuje řada specializovaných průmyslových zpravodajských publikací [12] , stejně jako mezinárodní asociace vertikálního zemědělství se sídlem v Mnichově v Německu.

Celkový celosvětový trh vertikálních farem podle Globe Newswire v roce 2020 činil 3 miliardy amerických dolarů, z nichž nejvýznamnější jsou trhy USA, Číny, Japonska a Německa [13] . Pro rok 2021 jsou podle [14] Despommier vedoucí země v zavádění vertikálních farem Japonsko (počet se odhaduje na stovky), Tchaj-wan (asi 150) a USA (100-150). V nadcházejících letech analytici předpovídají [13] [15] výrazný nárůst investic a obratu v odvětví.

Hlavní typy vertikálních farem

Environmentální přínosy

Ekologové si všímají potenciálního dlouhodobého pozitivního vlivu vertikálních farem na životní prostředí s jejich masivním zaváděním [16] . Je třeba poznamenat, že vertikální farmy neznečišťují odpadní vody a nevyžadují používání pesticidů, nevedou k erozi půdy a mají výrazně nižší emise skleníkových plynů, jako je metan, dusík a oxid uhličitý [16] . Plná kontrola nad výrobním procesem vč. hygienickou kontrolou, minimalizuje pravděpodobnost patogenní kontaminace produktu a zlepšuje jednotnost, nutriční hodnotu, chuť a trvanlivost produktu [17] .

Na vertikální farmě se díky řízenému mikroklimatu a využití uzavřeného cyklu zavlažování výrazně snižuje spotřeba vody [16] , což činí tento způsob výroby preferovaným v regionech s nedostatkem vody.

Podle ekologa a televizního moderátora Sira Davida Attenborougha , vyjádřeného ve filmu Život na naší planetě , by měla být výroba rostlinných potravin přesunuta do prostor uvnitř měst, aby se zachovala biologická rozmanitost a přispěla k udržitelnému rozvoji na pozadí nárůstu světového počet obyvatel.

Můžeme vyrábět potraviny v nových podmínkách v prostorách v rámci města. Změnou našeho přístupu k farmě si můžeme vzít zpět území, která jsme zabrali pro zemědělství. A to je důležité, protože potřebujeme co nejvíce volné půdy.Attenborough, David

Podle Dixona Despommiera každá jednotka obdělávané plochy na vertikální farmě uvolní 10 až 20 jednotek půdy stejné plochy, kterou v současnosti zabírá zemědělství [18] .

Kulinářská zralost produktů

Vertikální farmy se obvykle staví ve městech nebo v jejich blízkosti, aby se minimalizovala doba mezi sklizní a prodejem. Produkty vertikálních farem tak může masový spotřebitel získat na vrcholu zralosti [19] a eliminovat nutnost zrání , ošetřování ethylenem či jinými chemikáliemi, jak tomu bývá u masové rostlinné produkce [20] . Předpokládá se, že tento přístup může vyřešit problém „nechutných“ produktů průmyslové rostlinné výroby, poskytujících masovému spotřebiteli plně zralou zeleninu, a nikoli ve fázích „odnímatelné“, „technické“ nebo „spotřebitelské“ zralosti [21] .

Ekonomická proveditelnost

Neuvěřitelně efektivní využití prostoru jako hlavní výhoda je v kontrastu s vysokou spotřebou energie jako hlavní nevýhodou vertikálních farem. Je třeba poznamenat, že výroba na vertikální farmě je asi desetkrát účinnější než ve sklenících a stokrát účinnější než na otevřeném poli [22] , ale vysoké náklady na energii [23] [24] vertikálního zemědělství komplikují jeho konkurenci s tradičním hospodařením [ 25] [26] .

Zastánci vertikálních farem citují Heightsův zákon , podle kterého je pokles ceny LED lumen úměrný zvýšení její účinnosti. Množství fotosynteticky aktivního záření moderních fytolamp se za desetileté období od roku 2008 do roku 2018 více než ztrojnásobilo [27] . Zároveň ceny osvětlovacích zařízení na bázi LED nadále klesají. Podle zprávy Evropské komise [28] bude trh s fyto osvětlením v následujících letech výrazně růst na pozadí přechodu z „éry skleníků“ do „éry vertikálních farem“ [28] .

Jiní badatelé se domnívají, že relativní ekonomická ziskovost vertikálních farem přímo závisí na klimatických podmínkách, ve kterých se srovnávaná zemědělská produkce nachází, a snaží se identifikovat geografické regiony, ve kterých je nahrazení skleníkové produkce vertikální farmou oprávněné [29]. . Nicméně podrobné srovnání nákladů, které by zahrnovalo náklady na provoz a dopravu, náklady na vytápění a osvětlení, náklady na hnojiva a ošetření plodin a půdy, údržbu, likvidaci a recyklaci spotřebního materiálu s přihlédnutím k využití energie z obnovitelných zdrojů neobnovitelných zdrojů a možnosti jejich obnovy, v tuto chvíli nebyla provedena [9] [22] .

Poznámky

  1. ↑ Despommier, Dickson. The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century  (anglicky) . - New York: Macmillan, 2010. - S. 320. - ISBN 1429946040 .
  2. ↑ Terazono, Emiko . Vertikální zemědělství: naděje nebo humbuk? , Financial Times  (31. října 2020). Archivováno z originálu 28. března 2021. Staženo 2. dubna 2021.
  3. ↑ Benke, Kurt; Tomkins, Bruce (1. 1. 2017). „Budoucí systémy produkce potravin: vertikální zemědělství a zemědělství s kontrolovaným prostředím“. Udržitelnost: věda, praxe a politika . 13 (1): 13-26. DOI : 10.1080/15487733.2017.1394054 .
  4. ↑ James McEldowney. Městské zemědělství v  Evropě . Evropský parlament (prosinec 2017). doi : 10.2861/413185 . Získáno 15. května 2021. Archivováno z originálu dne 21. srpna 2021.
  5. ↑ Indoor Soilless Farming: Fáze I: Zkoumání průmyslu a dopadů kontrolovaného prostředí zemědělství | Publikace | W.W.F. _ Získáno 15. května 2021. Archivováno z originálu dne 14. června 2021.
  6. ↑ Dickson Despommier | Columbia Public Health . www.publichealth.columbia.edu . Získáno 3. listopadu 2021. Archivováno z originálu dne 15. listopadu 2021.
  7. ↑ 1 2 3 4 Arnie Cooper. stoupat? Vertikální zemědělství ve výškových budovách vzbuzuje  naděje . Pacifický standard . Získáno 3. listopadu 2021. Archivováno z originálu dne 8. srpna 2019.
  8. ↑ Growing Up : Mrakodrapové farmy vnímány jako způsob, jak produkovat jídlo lokálně – a snížit emise skleníkových plynů  . Scientific American . Získáno 3. listopadu 2021. Archivováno z originálu dne 14. července 2016.
  9. ↑ 1 2 Allegaert, Simon D. Vertikální farmářský průmysl : explorativní výzkum špatné situace  . Univerzita Waeningen (2020). Získáno 15. května 2021. Archivováno z originálu dne 7. března 2022.
  10. ↑ Zissis, G., Bertoldi, P., Serrenho, T. Aktualizace stavu světového trhu s LED osvětlením od roku 2018  . Úřad pro publikace Evropské unie (2018). doi : 10.2760/759859 . Získáno 15. května 2021. Archivováno z originálu dne 15. ledna 2021.
  11. ↑ Terazono, Emiko . Vertikální zemědělství: naděje nebo humbuk? , Financial Times  (31. října 2020). Archivováno 18. listopadu 2021. Staženo 3. listopadu 2021.
  12. ↑ Eric W. Stein. Transformační vlivy na životní prostředí, které může mít rozsáhlé vnitřní zemědělství na vzduch, vodu a půdu  //  Výzkum vzduchu, půdy a vody. — 1. 1. 2021. — Sv. 14 . — S. 1178622121995819 . — ISSN 1178-6221 . - doi : 10.1177/1178622121995819 .
  13. ↑ 1 2 Globální vertikální zemědělský průmysl/ . Intrado GlobeNewswire . Získáno 24. května 2021. Archivováno z originálu dne 24. května 2021.
  14. ↑ NÁHLED ZPRÁVY FI : KONCEPCE VERTIKÁLNÍHO ZEMĚDĚLSTVÍ ZAŽÍVAJÍCÍ OBROVSKÝ RŮST  . Potravinový ústav (19. července 2021). Získáno 22. července 2021. Archivováno z originálu dne 22. července 2021.
  15. ↑ Předpokládaný trh vertikálního zemědělství po celém světě v letech 2019 a 2025/ . Statista . Získáno 24. května 2021. Archivováno z originálu dne 19. srpna 2021.
  16. ↑ 1 2 3 Stein, Eric W. Transformační environmentální účinky, které může mít velkoplošné vnitřní zemědělství na vzduch, vodu a půdu  . Šalvěj . Pennsylvania State University (27. ledna 2021). doi : 10.1177/1178622121995819 . Získáno 26. května 2021. Archivováno z originálu dne 23. ledna 2022.
  17. ↑ SH van Delden, M. SharathKumar, M. Butturini, LJA Graamans, E. Heuvelink. Současný stav a budoucí výzvy při zavádění a rozšiřování vertikálních zemědělských systémů  (anglicky)  // Nature Food. — 2021–12. — Sv. 2 , iss. 12 . — S. 944–956 . — ISSN 2662-1355 . - doi : 10.1038/s43016-021-00402-w . Archivováno z originálu 22. dubna 2022.
  18. ↑ Farma na každém patře Archivováno 5. července 2021 na Wayback Machine , The New York Times, 23. srpna 2009
  19. ↑ Taylor, Justin. Kapitálový růst: Precizní zemědělství a vertikální zemědělství v podnikovém potravinovém režimu  . Akademické práce CUNY . City University of New York (1. května 2018). Staženo: 26. května 2021.
  20. ↑ https://www.longdom.org/abstract/strategies-used-to-prolong-the-shelf-life-of-fresh-commodities-17293.html Archivováno 2. června 2021 na Wayback Machine Strategies Used to Prolong the Doba použitelnosti čerstvých komodit
  21. ↑ http://agrolib.ru/rastenievodstvo/item/f00/s01/e0001946/index.shtml Archivováno 10. září 2019 ve zralosti Wayback Machine Ripeness. Zemědělská encyklopedie
  22. ↑ 1 2 Eero Hallikainen. Hodnocení životního cyklu vertikálního  zemědělství . — 28. 1. 2019. Archivováno z originálu 25. února 2021.
  23. ↑ Severson, Kim . Žádná půda. Žádná vegetační období. Stačí přidat vodu a technologii. , The New York Times  (6. července 2021). Archivováno z originálu 28. července 2021. Staženo 29. července 2021.
  24. ↑ Alicia Cohnová. Rovnováha/udržitelnost – uvádí NextEra Energy – Suché horké americké léto: Měnící se klima zatěžuje  tábory na spaní . The Hill (6. července 2021). Získáno 29. července 2021. Archivováno z originálu dne 29. července 2021.
  25. ↑ https://www.nbcnews.com/id/wbna21154137 Archivováno 11. května 2021 na Wayback Machine Mohlo by být vertikální zemědělství budoucností?
  26. ↑ https://www.aier.org/article/its-not-the-end-of-agriculture-as-we-know-it/ Archivováno 24. ledna 2021 na Wayback Machine Není to konec zemědělství jako my to vědí
  27. ↑ Morgan Pattison, Paul; Hansen, Moniko. Účinnost osvětlení LED: Stav a směry (EN) // Comptes Rendus Physique. — 2018. Archivováno 2. června 2021.
  28. ↑ 1 2 Aktualizace stavu světového trhu s LED osvětlením od roku 2018 . Archivováno z originálu 2. června 2021.
  29. ↑ Graamans, Luuk; Baeza, Esteban. Továrny na rostliny versus skleníky: Porovnání efektivity využívání zdrojů  . výzkumná brána . Zemědělské systémy (2. listopadu 2017). doi : 10.1016/j.agsy.2017.11.003 . Získáno 26. května 2021. Archivováno z originálu dne 2. června 2021.