Τι είναι η κάθετη γεωργία;

Τι είναι η κάθετη καλλιέργεια?

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενός νέου τρόπου καλλιέργειας

Πότε ξεκίνησε η κάθετη γεωργία;

Η ιδέα της κάθετης καλλιέργειας γεννήθηκε το 2011 σε μια αίθουσα διδασκαλίας στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια (N.Y.C.). Κατά τη διάρκεια ενός μαθήματος, ο καθηγητής Dickson Despommier προκάλεσε τους φοιτητές του να βρουν έναν τρόπο να παράγουν τρόφιμα εντός της περιμέτρου του νησιού του Μανχάταν. Οι φοιτητές πρότειναν αρχικά να καλλιεργήσουν φυτά στην κορυφή των ουρανοξυστών, αλλά ακόμη και αν χρησιμοποιούσαν όλες τις στέγες του νησιού θα κάλυπταν μόνο το 4% των αναγκών του πληθυσμού σε τρόφιμα. Έτσι, γεννήθηκε μια νέα ιδέα: ας καλλιεργήσουμε μέσα στα κτίρια εκμεταλλευόμενοι τον κάθετο χώρο.

Εκείνη την εποχή, όλη η τεχνολογία που χρειαζόμασταν για να κάνουμε αυτό το όραμα πράξη υπήρχε ήδη.

Σε όλο τον κόσμο, εφαρμόζαμε την καλλιέργεια χωρίς χώμα (π.χ. υδροπονική), για την παραγωγή λαχανικών ή μικρών φρούτων σε θερμοκήπια. Επίσης, ήμασταν σε θέση να τροποποιήσουμε-ελέγξουμε την εσωτερική θερμοκρασία και την υγρασία, και υπήρχαν ήδη κάποιοι λαμπτήρες κατάλληλοι για χρήση σε θερμοκήπια. Το μόνο που χρειαζόταν ήταν να συνδυαστούν αυτές οι τεχνολογίες.

Από τότε, ο αριθμός των λεγόμενων “κάθετων καλλιεργειών” έχει αυξηθεί παγκοσμίως, από τις ΗΠΑ μέχρι την Ιαπωνία, την Κίνα, τη Σιγκαπούρη, τη Νότια Αμερική και την Ευρώπη (πηγή A.V.F.).

Τα τελευταία χρόνια, η τεχνογνωσία σχετικά με την τεχνολογία αυτή έχει αυξηθεί ραγδαία. Οι νέες τεχνολογίες έχουν καταστήσει αυτού του είδους την παραγωγή όλο και πιο αποτελεσματική και πολλές διαφορετικές καλλιέργειες έχουν καλλιεργηθεί επιτυχώς σε τέτοια συστήματα.

 Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πώς λειτουργούν αυτές οι φάρμες, αναλύοντας τα διάφορα στοιχεία της κάθετης καλλιέργειας.

 Πώς λειτουργούν οι κάθετες καλλιέργειες; 

Για να κατασκευάσετε μια κάθετη καλλιέργεια, είναι απαραίτητο να δημιουργήσετε ένα μεμονωμένο περιβάλλον για να διατηρήσετε σταθερό το επιθυμητό επίπεδο συνθηκών, όπως θερμοκρασία, υγρασία και αερισμός. Το κλειστό αυτό περιβάλλον θα πρέπει να αποτρέπει επίσης την είσοδο παρασίτων και ασθενειών.

Επίσης, θα πρέπει να αποτελείται από πολυώροφες κάθετες επιφάνειες ή πύργους. Οι επιφάνειες αυτές μπορούν να εγκατασταθούν πρακτικά οπουδήποτε, όπως σε κτίρια, σκάφη-πλεούμενα, αποθήκες, σχολεία ή στο πίσω μέρος ενός εστιατορίου.

Σύστημα HVAC (Humidity Ventilation and Air Control)

Μετά τη μόνωση, το σύστημα εξαερισμού και ελέγχου υγρασίας (HVAC) είναι το πιο κρίσιμο “εργαλείο” στην κάθετη καλλιέργεια. Το σύστημα αυτό πρέπει να φιλτράρει τον εισερχόμενο και εξερχόμενο αέρα, δημιουργώντας το καλύτερο δυνατό περιβάλλον για τις καλλιέργειες.

Κατά το στήσιμο μια κάθετης καλλιέργειας, είναι απαραίτητο να σχεδιαστεί το σύστημα HVAC με μεγάλη προσοχή σε συνάρτηση με τον χώρο. Από αυτό εξαρτάται η επιτυχία της καλλιέργειας, η παραγωγικότητα των φυτών και το λειτουργικό κόστος που σχετίζεται με την κατανάλωση ενέργειας.

Μέθοδοι καλλιέργειας σε μια κάθετη φάρμα

Οι δύο κύριες μέθοδοι καλλιέργειας χωρίς χώμα στην κάθετη γεωργία είναι η υδροπονική και η αεροπονική.

Η υδροπονική καλλιέργεια είναι η πιο συνηθισμένη.

Η ιστορία της υδροπονίας προέρχεται από τους αρχαίους κήπους της Βαβυλώνας και έχει εφαρμοστεί σε διάφορες περιοχές του κόσμου. Ακόμη και σήμερα, για παράδειγμα, στη Μιανμάρ, ο τοπικός πληθυσμός καλλιεργεί σε σχεδίες που στηρίζονται στο νερό της λίμνης Inle.

Σε βιομηχανικό επίπεδο, οι Ολλανδοί αγρότες έχουν αναπτύξει υδροπονικές μεθόδους για την παραγωγή μέσα σε θερμοκήπια, ενώ ακόμη και η NASA έχει αναπτύξει ορισμένα πρωτότυπα για την παραγωγή τροφίμων στο διάστημα.

Η ιδέα είναι απλή: τα φυτά αιωρούνται πάνω από το επίπεδο του εδάφους χάρη σε διάφορα στηρίγματα, αφήνοντας το νερό και τα θρεπτικά συστατικά να ρέουν μέσω των ριζών, δημιουργώντας ένα κλειστό κύκλωμα άρδευσης. Τα φυτά λαμβάνουν την ακριβή ποσότητα θρεπτικών συστατικών που χρειάζονται και δεν υπάρχει σπατάλη νερού.

 Το σύστημα αεροπονίας είναι σχετικά πιο πρόσφατο. Βασίζεται στις ίδιες αρχές, αλλά το νερό και τα θρεπτικά συστατικά ψεκάζονται απευθείας στις ρίζες των φυτών που αιωρούνται στον αέρα. Αυτή η μέθοδος προτιμάται μερικές φορές για να αποφεύγεται η στασιμότητα του νερού και να αυξάνεται η οξυγόνωση των ριζών.

Υδροπονική καλλιέργεια μαρουλιού- Vertical Farming Education

 Σύστημα καλλιέργειας

Στην κάθετη καλλιέργεια διάφοροι τύποι καλλιεργητικών συστημάτων. Οι κινητές πλατφόρμες (πανελς) της Skygreen (μια απο τις πρώτες εταιρείες κάθετης καλλιέργειας), η καλλιέργεια σε μεμβράνη θρεπτικού διαλύματος (N.F.T.), οι πύργοι ή σωλήνες και τα ράφια/ τραπέζια είναι τα συστήματα που χρησιμοποιούνται κατά πλειοψηφία.

Φώτα

Δεδομένου ότι μιλάμε για καλλιέργεια σε εσωτερικούς χώρους, θα χρειαστείτε τον κατάλληλο φωτισμό για να αναπαράγετε την ηλιακή ακτινοβολία. Συγκεκριμένα πρέπει να αναπαραχθεί το μήκος κύματος του κόκκινου και του μπλε (το οποίο σε εμάς φαίνεται ροζ ή μωβ).

Τα συστήματα φωτισμού που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι ενεργειακά πολύ αποδοτικά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καλλιέργεια διαφόρων φυτικών ειδών. Ορισμένοι λαμπτήρες LED είναι τόσο αποδοτικοί που επιτρέπουν την τροποποίηση του φάσματος και της έντασης του φωτός όταν χρειάζεται να γίνει εναλλαγή καλλιεργειών ή ακόμη και να προσομοιάσετε για παράδειγμα το ηλιοβασίλεμα και την ανατολή του ήλιου, αντιγράφοντας όσο το δυνατόν πιο πιστά της φυσικές συνθήκες και την φωτοπερίοδο.

Led που χρησιμοποιείται για την καλλιέργεια μαρουλιού στο σύστημα Radix – Vertical Farming Education

Λογισμικό καλλιέργειας

Τα συστήματα αυτά, έχουν ένα διαφορετικό είδος λογισμικού για τον έλεγχο και τη διαχείριση των κλιματικών συνθηκών, των ροών άρδευσης και του φωτισμού. Τα λογισμικά, η τεχνητή νοημοσύνη και το Διαδίκτυο των πραγμάτων (Internet of Things (I.ο.T.)) βρίσκονται σε συνεχή εξέλιξη, αυξάνοντας το επίπεδο αυτοματοποίησης σε όλες τις καλλιέργειες.

Σπόροι και υποστρώματα

Η καλλιέργεια από σπόρους είναι η λιγότερο δαπανηρή και προτιμάται σε σχέση με την μεταφύτευση σπορόφυτων. Επίσης, μπορεί να ελεγχθεί πιο εύκολα η διαδικασία παραγωγής, από τη σπορά έως τη συγκομιδή.

Τα φυτά που καλλιεργούνται γενικά στην κάθετη γεωργία είναι φυλλώδη λαχανικά, μικρόφυτα ή μικροφυτικά (microgreens), μικρά φρούτα (όπως φράουλες), κάνναβη, βότανα και βρώσιμα λουλούδια.

Υπάρχει μεγάλη ποικιλία στα υποστρώματα τα οποία χρησιμοποιούνται για καλλιέργεια και ως προς τα σχήματα  αλλά και ως προς το υλικό (π.χ. τύρφη, πετροβάμβακα). Το υπόστρωμα πρέπει να επιλέγεται προσεκτικά ανάλογα με το σύστημα που έχει επιλεγεί, την καλλιέργεια και την άρδευση. Συνήθως, επιλέγονται οργανικά υποστρώματα, τα οποία μπορούν να κομποστοποιηθούν και δεν παράγουν επιβλαβή απόβλητα.

Microgreens (μικρολαχανικά) σε οργανικό υπόστρωμα – Profarms

Άλλα εργαλεία

Ανάλογα με την καλλιέργεια, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα εργαλεία και μηχανήματα, σπορεία, ψυκτικοί θάλαμοι, για την βλάστηση των σπόρων, τη συσκευασία, την αποθήκευση και τη συγκομιδή.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθετης καλλιέργειας

Είναι κατανοητό, ότι τα πλεονεκτήματα της κάθετης γεωργίας είναι αρκετά:

– Εξοικονόμηση εδάφους: στην κάθετη γεωργία, ο χώρος χρησιμοποιείται αποτελεσματικά, κάτι που είναι απαραίτητο για την παραγωγή τροφίμων λόγω του αυξανόμενου παγκόσμιου πληθυσμού χωρίς την εκμετάλλευση πρόσθετης γεωργικής έκτασης. Επίσης, αποφεύγονται προβλήματα όπως η υπερβολική λίπανση, η οποία προκαλεί ρύπανση των υδάτων (ειδικά στις μονοκαλλιέργειες).

– Εξοικονόμηση νερού: οι κάθετες καλλιέργειες είναι ιδιαίτερα αποδοτικές σε νερό. Έχει αποδειχθεί ότι χρησιμοποιούμε 90% λιγότερο νερό από ό,τι στη συμβατική καλλιέργεια.

Με κάποια συστήματα, μπορεί να ανακτηθεί-αξιοποιηθεί η υγρασία από τη διαπνοή, επαναχρησιμοποιώντας την για την άρδευση των φυτών.

– Από την (κάθετη) φάρμα στο πιάτο (Farm to Fork) : Η δυνατότητα καλλιέργειας σε πλήρως ελεγχόμενο περιβάλλον επιτρέπει την παραγωγή σε οποιοδήποτε μέρος ή εγκατάσταση, από αποθήκες μέχρι σχολεία, πλοία ή ακόμη και σε διαστημικούς σταθμούς. Η καλλιέργεια φυτών μέσα ή κοντά σε μεγάλες πόλεις είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος αποφυγής σημαντικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και εξόδων μεταφοράς. Μειώνοντας το χρόνο από τη συγκομιδή έως την κατανάλωση είναι ένας καλός τρόπος για να διατηρούνται οι καλλιέργειες φρέσκες, γευστικές και θρεπτικές.

– 12μηνη συνεχής παραγωγή: Η δυνατότητα παραγωγής όλο το χρόνο ανεξάρτητα από τις εξωτερικές κλιματολογικές συνθήκες επιτρέπει την καλλιέργεια σε κάθε μέρος του κόσμου συνεχόμενα και ασφάλεια.

– Παραγωγή και διάσωση καλλιεργειών: Οι μονοκαλλιέργειες, τα φυτοφάρμακα και η κλιματική αλλαγή ευθύνονται για τη μείωση των ειδών και των ποικιλιών που καλλιεργούνται ανά τον κόσμο. Η δυνατότητα ελέγχου των κλιματικών συνθηκών σας επιτρέπει να διατηρήσετε ποικιλίες που εγκαταλείπονται επειδή είναι λιγότερο παραγωγικές ή λιγότερο ανεκτικές σε νέα, πιό έντονα περιβαλλοντικά στρες. 

– Καθαρή διατροφή: Η καλλιέργεια σε εσωτερικούς χώρους επιτρέπει την καλλιέργεια χωρίς κινδύνους από παράσιτα ή ασθένειες, οπότε δεν υπάρχει ανάγκη χρήσης ζιζανιοκτόνων ή φυτοφαρμάκων.

– Ελκυστικότητα πρακτικής και προσέλκυση νέων επαγγελματιών: Η απώλεια ενδιαφέροντος για τις γεωργικές πρακτικές είναι ένα φαινόμενο που παρατηρείται παγκοσμίως. Παρ’όλα αυτά η τεχνολογία και τα μοντέρνα χαρακτηριστικά της κάθετης γεωργίας προσελκύουν νέο κόσμο, ανατρέποντας την τάση των τελευταίων ετών.

Μειονεκτήματα

– Κατανάλωση ενέργειας: η ενέργεια που απαιτείται για το σύστημα HVAC (το οποίο λειτουργεί και τις 24 ώρες) και τον φωτισμό πρέπει να ληφθεί υπόψη. Ωστόσο, τα φωτοβολταϊκά και οι μπαταρίες μπορούν να μειώσουν το κόστος και την κατανάλωση ενέργειας.

– Επιλογή καλλιεργειών: Αν και μπορείτε να καλλιεργήσετε σχεδόν κάθε καλλιέργεια, είναι κατάλληλες και κερδοφόρες μόνο για ορισμένα είδη και ποικιλίες.