stringtranslate.com

Вертикальное фермерство

Салат, выращенный в вертикальной системе внутреннего земледелия

Вертикальное земледелие — это практика выращивания культур в вертикально и горизонтально расположенных слоях. [1] Оно часто включает в себя сельское хозяйство с контролируемой средой , целью которого является оптимизация роста растений, и методы беспочвенного земледелия, такие как гидропоника , аквапоника и аэропоника . [1] Некоторые распространенные варианты конструкций для размещения вертикальных систем земледелия включают здания, грузовые контейнеры, подземные туннели и заброшенные шахты.

Современная концепция вертикального земледелия была предложена в 1999 году Диксоном Деспоммье , профессором общественного и экологического здравоохранения в Колумбийском университете. [2] Деспоммье и его студенты придумали проект фермы-небоскреба, которая могла бы прокормить 50 000 человек. [3] Хотя проект еще не был реализован, он успешно популяризировал идею вертикального земледелия. [3] Текущее применение вертикального земледелия в сочетании с другими передовыми технологиями, такими как специализированные светодиодные фонари, привело к увеличению урожайности более чем в 10 раз по сравнению с традиционными методами земледелия. [4] Было несколько различных способов внедрения систем вертикального земледелия в таких сообществах, как: Пейнтон , [5] Израиль , [6] Сингапур , [7] Чикаго , [8] Мюнхен , [9] Лондон , [10] Япония , [4] и Линкольншир . [11]

Главным преимуществом использования технологий вертикального земледелия является повышение урожайности, которая достигается при меньшей площади требуемой земли. [12] [13] Еще одним востребованным преимуществом является возросшая способность выращивать большее разнообразие культур одновременно, поскольку культуры не делят одни и те же участки земли во время роста. Кроме того, культуры устойчивы к погодным изменениям из-за их размещения в помещении, что означает меньшие потери урожая из-за экстремальных или неожиданных погодных явлений. Наконец, из-за ограниченного использования земли вертикальное земледелие менее разрушительно для местных растений и животных, что приводит к дальнейшему сохранению местной флоры и фауны. [14]

Технологии вертикального земледелия сталкиваются с экономическими проблемами, связанными с большими начальными затратами по сравнению с традиционными фермами. Они не могут выращивать все виды культур, но могут быть рентабельными для высокоценных продуктов, таких как салатные овощи. [15] Вертикальные фермы также сталкиваются с большими потребностями в энергии из-за использования дополнительного освещения, такого как светодиоды. Здания также нуждаются в отличном контроле температуры, влажности и водоснабжения. Более того, если для удовлетворения этих энергетических потребностей используется невозобновляемая энергия , вертикальные фермы могут производить больше загрязнения, чем традиционные фермы или теплицы .

Типы

Термин «вертикальное земледелие» был придуман Гилбертом Эллисом Бейли в 1915 году в его книге «Вертикальное земледелие » . Его использование термина отличается от современного значения — он писал о земледелии с особым интересом к происхождению почвы, содержанию в ней питательных веществ и взгляду на растительную жизнь как на «вертикальные» формы жизни, особенно в отношении их подземных корневых структур. [16] Современное использование термина «вертикальное земледелие» обычно относится к выращиванию растений слоями, будь то в многоэтажном небоскребе, на бывшем складе или в грузовом контейнере.

Многофункциональные небоскребы

Многофункциональные небоскребы были предложены и построены архитектором Кеном Йенгом . Йенг предлагает, чтобы вместо герметично запечатанного массового сельского хозяйства растительная жизнь выращивалась в открытых многофункциональных небоскребах для контроля климата и потребления. Эта версия вертикального фермерства основана на личном или общественном использовании, а не на оптовом производстве и распределении, которое стремится накормить целый город. [17]

Небоскребы Деспоммье

Эколог Диксон Деспоммье утверждает, что вертикальное земледелие является законным по экологическим причинам. Он утверждает, что выращивание растений в небоскребах потребует меньше энергии и будет производить меньше загрязнения, чем некоторые методы выращивания растений на природных ландшафтах. Деспоммье считает, что, перейдя на вертикальные фермы, сельскохозяйственные угодья вернутся в свое естественное состояние (т. е. леса), что поможет обратить вспять последствия изменения климата. Более того, он утверждает, что природные ландшафты слишком токсичны для естественного сельскохозяйственного производства. Вертикальное земледелие устранит некоторые паразитарные риски, связанные с сельским хозяйством. [18]

Концепция вертикальной фермы Деспоммье возникла в 1999 году в Колумбийском университете . Она пропагандирует массовое выращивание растений в коммерческих целях в небоскребах. [19]

Штабелируемые транспортные контейнеры

Несколько компаний разработали штабелирование переработанных транспортных контейнеров в городских условиях. Транспортные контейнеры служат стандартизированными модульными экологическими камерами для выращивания. Складывая транспортные контейнеры, можно добиться более высокой плотности с точки зрения урожайности на квадратный фут. Но штабелированные контейнеры создают проблему эффективного и доступного доступа к штабелированным уровням. Brighterside Consulting создала полную автономную контейнерную систему. [ требуется цитата ]

Freight Farms производит «Greenery», которая представляет собой полную систему «от фермы до стола» , оснащенную вертикальной гидропоникой, светодиодным освещением и интуитивно понятным климат-контролем, встроенную в транспортный контейнер размером 12 м × 2,4 м. [20] Podponics построила вертикальную ферму в Атланте, состоящую из более чем 100 сложенных друг на друга «гроубоксов», но, как сообщается, обанкротилась в мае 2016 года. [21] Похожая ферма строится в Омане. [ требуется ссылка ]

TerraFarms предлагает систему 40-футовых транспортных контейнеров, которые включают компьютерное зрение, интегрированное с искусственной нейронной сетью для мониторинга растений; [22] и контролируются удаленно из Калифорнии. Утверждается, что система TerraFarm «достигла паритета затрат с традиционным сельским хозяйством на открытом воздухе» [23], при этом каждая единица производит эквивалент «трех-пяти акров сельскохозяйственных угодий», используя на 97% меньше воды [24] за счет повторного сбора воды и сбора испарившейся воды через кондиционирование воздуха. [25] По состоянию на декабрь 2017 года система TerraFarm находилась в коммерческой эксплуатации.

В заброшенных шахтах

Вертикальное земледелие в заброшенных шахтных стволах называется «глубоким земледелием» и предлагается использовать преимущества постоянных подземных температур и местоположений вблизи или в городских районах. Оно также сможет использовать близлежащие грунтовые воды, тем самым снижая стоимость обеспечения водой фермы. [26]

Технологии

Освещение может быть естественным или с помощью светодиодов. По состоянию на 2018 год эффективность коммерческих светодиодов составляла около 28%, [ нужно обновление ], что сохраняет высокую стоимость продукции и не позволяет вертикальным фермам конкурировать в регионах, где в изобилии дешевые овощи. [27] Расходы на электроэнергию можно сократить, поскольку не требуется белый свет полного спектра. Вместо этого можно генерировать красный и синий или фиолетовый свет с меньшими затратами электроэнергии.

История

Один из самых ранних рисунков высотного здания, выращивающего продукты питания, был опубликован в журнале Life Magazine в 2009 году. [28] Воспроизведенные рисунки представляют собой вертикально расположенные усадьбы, расположенные посреди фермерского ландшафта. Это предложение можно увидеть в книге Рема Колхаса « Безумный Нью-Йорк» . Колхас писал, что эта теорема — «Небоскреб как утопическое устройство для производства неограниченного количества девственных участков в мегаполисе». [29]

Гидропоника

Ранние архитектурные предложения, которые вносят вклад в VF, включают Immeubles-Villas (1922) Ле Корбюзье и Highrise of Homes (1972) SITE. [30] Highrise of Homes SITE — это почти возрождение теоремы журнала Life 1909 года . [31] Построенные примеры башенных гидропоников задокументированы в книге Джона Хикса «Стеклянный дом» . Изображения вертикальных ферм в Школе садоводов в Лангенлойсе, Австрия, и стеклянной башни на Венской международной выставке садоводства (1964) показывают, что вертикальные фермы существовали. [32] Технологические прецеденты, которые делают возможным вертикальное земледелие, можно проследить до истории садоводства через развитие тепличных и гидропонных технологий. Ранние гидропоники интегрировали гидропонную технологию в строительные системы. Эти садовые строительные системы произошли от тепличных технологий. Британское межпланетное общество разработало гидропонику для лунных условий, в то время как другие прототипы зданий были разработаны в ранние дни освоения космоса. Первые гидропонные установки Tower были разработаны в Армении. [33]

Армянские башенные гидропоники являются первыми построенными примерами вертикальной фермы и описаны в книге Шолто Дугласа « Гидропоника : Бенгальская система», впервые опубликованной в 1951 году с данными из тогдашнего Восточного Пакистана , сегодняшнего Бангладеш и индийского штата Западная Бенгалия . [34] [35] [36]

Более поздние предшественники, которые были опубликованы или построены, - это Биоклиматический небоскреб Кена Йенга (Menara Mesiniaga, построен в 1992 году); PigCity от MVRDV, 2000 год; Meta City/Datatown от MVRDV (1998–2000 годы); Garden Towers (2001 год) Пича-Агилеры. [30]

Кен Йенг, пожалуй, самый известный архитектор, продвигавший идею «смешанного» биоклиматического небоскреба, сочетающего жилые помещения и производство продуктов питания.

Вертикальная ферма

Диксон Деспоммье — профессор наук об окружающей среде и микробиологии . Он вновь открыл тему ВФ в 1999 году с аспирантами на занятиях по медицинской экологии. Он предположил, что 30-этажная ферма в одном городском квартале могла бы обеспечить продовольствием 50 000 человек, включая овощи, фрукты, яйца и мясо, объяснив, что гидропонные культуры можно выращивать на верхних этажах; в то время как нижние этажи подойдут для кур и рыб, которые питаются растительными отходами.

Хотя многие из предложений Деспоммье были оспорены с точки зрения экологической науки и инженерии, Деспоммье успешно популяризировал свое утверждение о том, что производство продуктов питания может быть преобразовано. Критики утверждали, что дополнительная энергия, необходимая для искусственного освещения, отопления и других операций, перевесит выгоду от непосредственной близости здания к районам потребления. [37] [38]

Первоначально Деспоммье бросил своему классу вызов — накормить все население Манхэттена (около 2 000 000 человек), используя всего 5 гектаров (13 акров) садов на крышах . Класс подсчитал, что методы озеленения на крышах могут прокормить только два процента населения. Неудовлетворенный результатами, Деспоммье сделал импровизированное предложение выращивать растения в помещении, вертикально. К 2001 году был представлен первый набросок вертикальной фермы. В интервью Деспоммье описал, как будут функционировать вертикальные фермы:

На каждом этаже будут свои системы полива и контроля питательных веществ. Для каждого растения будут датчики, отслеживающие, сколько и какие виды питательных веществ усвоило растение. У вас даже будут системы для мониторинга заболеваний растений с использованием технологий ДНК-чипов, которые обнаруживают наличие патогенов растений, просто беря пробы воздуха и используя фрагменты различных вирусных и бактериальных инфекций. Это очень легко сделать. Более того, газовый хроматограф скажет нам, когда собирать растение, проанализировав, какие флавоноиды содержатся в продукте. Именно эти флавоноиды придают еде вкусы, которые вы так любите, особенно для более ароматных продуктов, таких как помидоры и перцы. Все это готовые технологии. Возможность построить вертикальную ферму существует уже сейчас. Нам не нужно ничего делать нового. [39]

Архитектурные проекты были независимо разработаны дизайнерами Крисом Джейкобсом, Эндрю Кранисом и Гордоном Граффом. [40] [41]

Внимание средств массовой информации началось со статьи, опубликованной в журнале New York , [ нужна ссылка ], за которой последовали другие, [42] [43] [44] [45] , а также радио- и телерепортажи.

В 2011 году завод в Чикаго строил анаэробный реактор в здании. Это позволит ферме работать вне энергосистемы. Более того, анаэробный реактор будет перерабатывать отходы близлежащих предприятий, которые в противном случае отправились бы на свалки. [46]

В 2013 году в Мюнхене (Германия) была основана Ассоциация вертикального земледелия .

По состоянию на 2014 год Vertical Fresh Farms работала в Буффало , штат Нью-Йорк, специализируясь на салатной зелени , травах и ростках. [47] В марте в Скрантоне, штат Пенсильвания, открылась крупнейшая в мире вертикальная ферма, построенная Green Spirit Farms (GSF). Фирма размещается в одноэтажном здании площадью 3,25 гектара, со стеллажами, сложенными по шесть штук в высоту для размещения 17 миллионов растений. Ферма должна была выращивать 14 урожаев салата в год, а также шпинат, капусту, помидоры, перец, базилик и клубнику. Вода извлекается из атмосферы фермы с помощью осушителя воздуха . [27]

Nuvege (произносится как «новый овощ») из Киото управляет фермой без окон. Ее светодиодное освещение настроено на обслуживание двух типов хлорофилла, один из которых предпочитает красный свет, а другой — синий. Nuvege производит 6 миллионов головок салата в год. [27]

Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США ( DARPA ) реализует 18-этажный проект по производству генетически модифицированных растений , которые производят белки, полезные в вакцинах . [27]

Компания Plenty разработала новую модульную систему выращивания с искусственным интеллектом для нескольких культур; они открывают ферму в Честерфилде , штат Вирджиния, которая будет выращивать более 4 миллионов фунтов клубники в год. Ферма использует на 97% меньше земли и на 97% меньше воды, чем традиционное земледелие. [48]

Преимущества

Многие из потенциальных преимуществ VF достигаются за счет масштабирования методов гидропонного или аэропонного выращивания. [49]

Исследование 2018 года подсчитало, что стоимость четырех экосистемных услуг, предоставляемых существующей растительностью в городских районах, составляет порядка 33 миллиардов долларов в год. Количественная структура исследования прогнозировала ежегодное производство продовольствия в размере 100–180 миллионов тонн, экономию энергии в диапазоне от 14 до 15 миллиардов киловатт-часов, связывание азота от 100 000 до 170 000 тонн и сокращение ливневых стоков от 45 до 57 миллиардов кубических метров в год. Производство продовольствия, фиксация азота, экономия энергии, опыление, регулирование климата, формирование почвы и биологическая борьба с вредителями могут стоить до 80–160 миллиардов долларов в год. [50]

Сокращение потребности в сельскохозяйственных угодьях

По оценкам, к 2050 году население мира увеличится на 3 миллиарда человек, и около 80% будут жить в городских районах. [51] Вертикальные фермы имеют потенциал для сокращения или устранения необходимости создания дополнительных сельскохозяйственных угодий. [51] [52] [53]

Увеличение производства сельскохозяйственных культур

В отличие от традиционного земледелия в нетропических регионах, крытое земледелие может производить урожай круглый год. Всесезонное земледелие увеличивает производительность обрабатываемой поверхности в 4-6 раз в зависимости от культуры. Для таких культур, как клубника, этот коэффициент может достигать 30. [54] [55]

Более того, поскольку урожай будет потребляться там, где он выращен, дальние перевозки с сопутствующими им задержками во времени должны сократить порчу, заражение и потребность в энергии. Во всем мире около 30% собранного урожая теряется из-за порчи и заражения, хотя в развитых странах это число намного ниже. [45]

Деспоммье предполагает, что как только будут учтены карликовые версии культур (например, карликовая пшеница , которая меньше по размеру, но богаче питательными веществами [56] ), круглогодичные культуры и держатели растений-«штабелеров», 30-этажное здание с основанием в виде строительного блока (2 гектара (5 акров)) будет давать годовой урожай, аналогичный урожаю с 1000 гектаров (2400 акров) традиционного земледелия. [45]

Нарушение погодных условий

Урожай, выращиваемый в традиционном сельском хозяйстве на открытом воздухе, зависит от благоприятной погоды и страдает от нежелательных температур: дождя, муссонов, града, торнадо, наводнений, лесных пожаров и засухи. [49] «Три недавних наводнения (в 1993, 2007 и 2008 годах) стоили Соединенным Штатам миллиардов долларов из-за потерянного урожая, с еще более разрушительными потерями в верхнем слое почвы. Изменения в режиме осадков и температуре могут сократить сельскохозяйственное производство Индии на 30 процентов к концу столетия». [57]

Производительность VF в основном не зависит от погоды, хотя землетрясения и торнадо по-прежнему представляют угрозу.

Проблема неблагоприятных погодных условий особенно актуальна для арктических и субарктических регионов, таких как Аляска и северная Канада , где традиционное земледелие в значительной степени невозможно. Нехватка продовольствия является давней проблемой в отдаленных северных общинах, где свежую продукцию приходится перевозить на большие расстояния, что приводит к высоким затратам и плохому питанию. [58] Контейнерные фермы могут обеспечивать свежую продукцию круглый год по более низкой цене, чем доставка поставок из более южных мест, при этом ряд ферм работает в таких местах, как Черчилл, Манитоба и Уналашка, Аляска [59] [60] Как и в случае с перебоями в выращивании сельскохозяйственных культур, местные контейнерные фермы также менее подвержены перебоям, чем длинные цепочки поставок, необходимые для доставки традиционно выращенной продукции в отдаленные общины. Цены на продукты питания в Черчилле существенно подскочили после наводнений в мае и июне 2017 года, которые привели к закрытию железнодорожной линии, которая является единственным постоянным сухопутным сообщением между Черчиллем и остальной частью Канады. [61]

Сохранение

До 20 единиц открытых сельскохозяйственных угодий на единицу VF могут вернуться в свое естественное состояние [62] [63] благодаря возросшей производительности VF.

Вертикальное земледелие, таким образом, сократит количество сельскохозяйственных угодий, тем самым сэкономив множество природных ресурсов. [45] Можно было бы избежать вырубки лесов и опустынивания, вызванных сельскохозяйственным вторжением в естественные биомы . Производство продуктов питания в помещении сокращает или исключает традиционную вспашку, посадку и сбор урожая с помощью сельскохозяйственной техники, защищая почву и сокращая выбросы.

Дефицит ресурсов

Дефицит компонентов удобрений, таких как фосфор [64], представляет угрозу для промышленного сельского хозяйства. Замкнутый цикл вертикальных фермерских систем сводит к минимуму потерю питательных веществ, в то время как традиционное полевое сельское хозяйство теряет питательные вещества из-за стока и выщелачивания. [65]

Массовое вымирание

Для решения проблемы массовых вымираний антропогенного происхождения может потребоваться прекращение деятельности человека на больших территориях суши Земли .

Традиционное сельское хозяйство разрушает дикие популяции и может быть неэтичным при наличии жизнеспособной альтернативы. Одно исследование показало, что популяция лесных мышей сократилась с 25 на гектар до 5 на гектар после сбора урожая, что оценивает 10 животных, убитых на гектар каждый год при традиционном земледелии. [66] Для сравнения, вертикальное земледелие нанесло бы номинальный вред дикой природе. [66] [67]

Здоровье человека

Традиционное земледелие — опасное занятие, которое часто влияет на здоровье фермеров. К таким рискам относятся: воздействие инфекционных агентов, таких как малярия и шистосомы , а также микробов, передающихся через почву, воздействие токсичных пестицидов и фунгицидов, столкновения с дикими животными, такими как ядовитые змеи, и травмы, которые могут возникнуть при использовании крупного промышленного сельскохозяйственного оборудования. VF снижает некоторые из этих рисков. [49] Современная промышленная продовольственная система делает нездоровую пищу дешевой, в то время как свежие продукты стоят дороже, поощряя плохие привычки в еде. Эти привычки приводят к проблемам со здоровьем, таким как ожирение , болезни сердца и диабет .

Бедность и культура

Отсутствие продовольственной безопасности является одним из основных факторов, ведущих к абсолютной бедности . Строительство ферм позволит продолжить рост культурно значимых продуктов питания без ущерба для устойчивости или основных потребностей, что может иметь важное значение для восстановления общества от бедности. [68]

Рост городов

Вертикальное земледелие, используемое в сочетании с другими технологиями и социально-экономическими практиками, может позволить городам расширяться, оставаясь при этом в значительной степени самодостаточными в плане продовольствия. Это позволило бы крупным городским центрам расти без ограничений в плане продовольствия. [49]

Энергетическая устойчивость

Вертикальные фермы могли бы использовать метановые реакторы для выработки энергии. Метановые реакторы могли бы быть построены на месте для преобразования органических отходов, образующихся на ферме, в биогаз , который обычно состоит из 65% метана вместе с другими газами. Этот биогаз затем мог бы сжигаться для выработки электроэнергии для теплицы. [69]

Проблемы

Экономика

Вертикальные фермы требуют существенного стартового финансирования, и некоторые начинающие компании не смогли получить прибыль до банкротства. [70] Противники подвергают сомнению потенциальную прибыльность вертикального фермерства. [71] Его экономические и экологические преимущества частично основаны на концепции минимизации продовольственных миль , расстояния, которое еда проходит от фермы до потребителя. [ оригинальное исследование? ] Однако недавний анализ показывает, что транспортировка вносит лишь незначительный вклад в экономические и экологические издержки поставок продовольствия городскому населению. Анализ пришел к выводу, что «продовольственные мили — это, в лучшем случае, маркетинговая причуда». [72] Таким образом, предприятию придется снизить издержки или взимать более высокие цены, чтобы оправдать свое пребывание в городе.

Аналогичным образом, если потребности в электроэнергии удовлетворяются за счет ископаемого топлива, экологический эффект может быть чистым убытком; [73] даже строительство низкоуглеродных мощностей для обеспечения ферм электроэнергией может быть не таким разумным, как простое сохранение традиционных ферм и сжигание меньшего количества угля.

Первоначальные затраты на строительство вертикальной фермы площадью 60 гектаров превысят 100 миллионов долларов. [74] Расходы на аренду офисных помещений могут быть высокими в крупных городах, при этом стоимость офисных помещений в таких городах, как Токио , Москва , Мумбаи , Дубай , Милан , Цюрих и Сан-Паулу , составляет от 1850 до 880 долларов за квадратный метр. [75]

Разработчики системы TerraFarm, изготовленной из бывших в употреблении 40-футовых транспортных контейнеров, утверждают, что их система «достигла паритета затрат с традиционным сельским хозяйством на открытом воздухе» [23] .

Использование энергии

В течение вегетационного периода солнце светит на вертикальную поверхность под экстремальным углом, так что растения получают гораздо меньше света, чем при посадке на ровной земле. Поэтому потребуется дополнительное освещение. Брюс Багби утверждал, что потребности в электроэнергии вертикального земледелия будут неконкурентоспособны по сравнению с традиционными фермами, использующими только естественное освещение. [37] [76] Эколог Джордж Монбиот подсчитал, что стоимость обеспечения достаточного дополнительного освещения для выращивания зерна для одной буханки составит около 15 долларов. [77] В статье в The Economist утверждалось, что «даже если растения, растущие в стеклянном небоскребе, будут получать немного естественного солнечного света в течение дня, этого будет недостаточно» и «стоимость питания искусственного освещения сделает крытое земледелие непомерно дорогим». [78]

Поскольку «Вертикальная ферма» предлагает контролируемую среду, расходы на отопление и охлаждение будут напоминать расходы на любую другую башню. Для распределения питательных веществ и воды необходимы водопроводные и лифтовые системы. В северной части континентальной части США стоимость отопления с использованием ископаемого топлива может превышать 200 000 долларов за гектар. [79]

Компания Jones Food Company в Глостершире , Англия, открыла в 2024 году ферму с 14 500 квадратных метров (156 000 квадратных футов) площадей для выращивания растений, работающую исключительно на возобновляемой электроэнергии . [80] [81]

Загрязнение

В зависимости от используемого метода выработки электроэнергии, тепличная продукция может создавать больше парниковых газов, чем полевая продукция, [82] в основном из-за более высокого потребления энергии на килограмм. Вертикальные фермы требуют гораздо больше энергии на килограмм по сравнению с обычными теплицами, в основном за счет увеличения освещения. Количество производимого загрязнения зависит от того, как вырабатывается энергия.

Теплицы обычно дополняют уровни CO 2 до трех-четырехкратного уровня атмосферного. Это увеличение CO 2 увеличивает скорость фотосинтеза на 50%, способствуя более высокой урожайности. [83] Некоторые теплицы сжигают ископаемое топливо исключительно для этой цели, поскольку другие источники CO 2 , такие как печи, содержат загрязняющие вещества, такие как диоксид серы и этилен , которые значительно повреждают растения. [83] Это означает, что вертикальной ферме требуется источник CO 2 , скорее всего, от сгорания . Кроме того, необходимая вентиляция может привести к утечке CO 2 в атмосферу.

Производители теплиц обычно используют фотопериодизм в растениях, чтобы контролировать, находятся ли растения в вегетативной или репродуктивной стадии. В рамках этого контроля свет остается включенным после заката и до восхода солнца или периодически в течение всей ночи. Одноэтажные теплицы подвергались критике из-за светового загрязнения . [84]

Гидропонные теплицы регулярно меняют воду, производя воду, содержащую удобрения и пестициды, которые необходимо утилизировать. Наиболее распространенный метод распространения сточных вод по соседним сельскохозяйственным угодьям или водно-болотным угодьям был бы более сложным для городской вертикальной фермы. [85]

Технологии и устройства

Вертикальное земледелие опирается на использование различных физических методов для достижения эффективности. Объединение этих технологий и устройств в единое целое необходимо для того, чтобы сделать вертикальное земледелие реальностью. Предлагаются и изучаются различные методы. Наиболее распространенными предлагаемыми технологиями являются: [86]

Планы и реализация

Застройщики и местные органы власти во многих городах выразили заинтересованность в создании вертикальной фермы: Инчхон ( Южная Корея ), Абу-Даби ( Объединенные Арабские Эмираты ), Донгтан ( Китай ), [88] Нью-Йорк, Портленд, штат Орегон, Лос-Анджелес, Лас-Вегас, [89] Сиэтл, Суррей, Британская Колумбия, Торонто, Париж, Бангалор, Дубай, Шанхай и Пекин. [90]

В 2009 году первая в мире пилотная система производства была установлена ​​в экологическом парке зоопарка Пейнтон в Соединенном Королевстве. Проект продемонстрировал вертикальное фермерство и предоставил физическую базу для исследования устойчивого городского производства продуктов питания. Продукция используется для кормления животных зоопарка, в то время как проект позволяет проводить оценку систем и предоставляет образовательный ресурс для пропаганды изменений в неустойчивых практиках землепользования, которые влияют на глобальное биоразнообразие и экосистемные услуги , [91]

В 2010 году Зеленый сионистский альянс предложил на 36-м Всемирном сионистском конгрессе резолюцию, призывающую Керен Кайемет Ле-Исраэль ( Еврейский национальный фонд в Израиле) развивать вертикальные фермы в Израиле . [92]

В 2012 году в Сингапуре открылась первая в мире коммерческая вертикальная ферма. Ее разработала компания Sky Greens Farms, и она имеет высоту в три этажа. [93] [94] В настоящее время у них более 100 девятиметровых башен. [95]

В 2013 году в Мюнхене (Германия) была основана Ассоциация вертикального земледелия (AVF). К маю 2015 года AVF расширилась за счет региональных отделений по всей Европе, Азии, США, Канаде и Великобритании. [96] Эта организация объединяет производителей и изобретателей для улучшения продовольственной безопасности и устойчивого развития. AVF фокусируется на продвижении технологий, проектов и предприятий вертикального земледелия, проводя международные информационные дни, семинары и саммиты. [97]

Самая большая в мире вертикальная ферма открылась в Дубае в 2022 году. Она производит более миллиона килограммов листовой зелени в год, используя на 95 процентов меньше воды, чем при традиционном выращивании, и экономя 250 миллионов литров воды в год. [98]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Birkby, Jeff (январь 2016 г.). «Вертикальное земледелие». Программа устойчивого сельского хозяйства ATTRA . Получено 28 октября 2019 г.
  2. ^ "Dickson Despommier | Columbia University Mailman School of Public Health". www.mailman.columbia.edu . Получено 4 ноября 2019 г. .
  3. ^ ab Cooper, Arnie (14 июня 2017 г.). «Going Up? Vertical Farming in High-Rises Raises Hopes». Pacific Standard . Получено 4 ноября 2019 г. .
  4. ^ ab Benke, Kurt; Tomkins, Bruce (1 января 2017 г.). «Будущие системы производства продовольствия: вертикальное фермерство и сельское хозяйство с контролируемой средой». Устойчивость: наука, практика и политика . 13 (1): 13–26. Bibcode : 2017SSPP...13...13B. doi : 10.1080/15487733.2017.1394054 .
  5. ^ Фредани, Кевин (июнь 2010 г.). «Вертикальное выращивание растений как публичная экспозиция в зоопарке Пейнтона» (PDF) . Труды 4-го Всемирного конгресса ботанических садов .
  6. ^ "Green Zionist Alliance (GZA) - Bold Resolutions for 36th World Zionist Congress". Green Prophet | Impact News for the Middle East . 1 июня 2010 г. Получено 8 ноября 2019 г.
  7. ^ "Первая коммерческая вертикальная ферма открывается в Сингапуре - Channel NewsAsia". 27 октября 2012 г. Архивировано из оригинала 27 октября 2012 г. Получено 8 ноября 2019 г.
  8. ^ Meghna (20 июня 2017 г.). «Вертикальные фермы в городах — будущее городского фермерства». Evolving Science . Получено 8 ноября 2019 г.
  9. ^ "AGRITECTURE - Vertical Farming Technology Trends". 11 июня 2015 г. Архивировано из оригинала 11 июня 2015 г. Получено 8 ноября 2019 г.
  10. ^ Гроссман, Дэвид (3 декабря 2018 г.). «Заброшенные угольные шахты могут стать будущим сельского хозяйства». Popular Mechanics . Получено 8 ноября 2019 г.
  11. ^ "Будущее сельского хозяйства: роботы, пчелы и вертикальные фермы". AGRITECTURE . Получено 8 ноября 2019 г. .
  12. ^ "Средняя урожайность на акр в крытом и открытом земледелии во всем мире в 2015 году". Statista . Получено 7 ноября 2019 года .
  13. ^ Ван Герреви, Тийс; Бун, Нико; Гилен, Дэнни (2022). «Вертикальное земледелие: единственный путь вверх?». Агрономия . 12 (1): 2. doi : 10.3390/agronomy12010002 .
  14. ^ Наварро, Летиция М.; Перейра, Энрике М. (1 сентября 2012 г.). «Возрождение заброшенных ландшафтов в Европе». Экосистемы . 15 (6): 900–912. Bibcode : 2012Ecosy..15..900N. doi : 10.1007/s10021-012-9558-7 . ISSN  1435-0629.
  15. ^ Харви, Дэйв (20 февраля 2024 г.). «Вертикальная ферма в Глостершире — одна из самых «продвинутых» в Великобритании». BBC News . Получено 22 февраля 2024 г.
  16. ^ Вертикальное земледелие (1915). Уилмингтон, Делавэр: EI duPont de Nemours Powder Co. Получено 23 июля 2011 г.
  17. ^ "Кен Йенг и биоклиматическая архитектура". www.architecture.org.au . Получено 18 апреля 2018 г. .
  18. ^ Деспоммье, Д. (2013). Фермерство в городе: рост городских вертикальных ферм. Тенденции в биотехнологии, 31 (7), 388-389.
  19. ^ Venkataraman, Bina (15 июля 2008 г.). «Country, the City Version: Farms in the Sky Gain New Interest». The New York Times . Получено 5 января 2011 г.
  20. ^ "2015 Leafy Green Machine от Freight Farms". Freight Farms . 12 апреля 2015 г. Получено 16 февраля 2024 г. – через YouTube .
  21. ^ Каркария, Урвакш (20 июня 2016 г.). «От расцвета до банкротства в 2016 г.: рождение и смерть стартапа PodPonics из Атланты». Atlanta Business Chronicle . Получено 16 февраля 2024 г.
  22. ^ "Indoor Farm: Tech". Local Roots . Архивировано из оригинала 2 июля 2019 года . Получено 17 декабря 2017 года .
  23. ^ ab Gitig, Diana (17 декабря 2017 г.). «Местные корни: ферма-в-коробке, прибывающая в распределительный центр рядом с вами». Ars Technica . Condé Nast . Получено 17 декабря 2017 г. . фермерство в контейнерах для транспортировки, которое, как говорят, имеет ценовой паритет с фермами
  24. ^ Кэрролл, Рори (18 июля 2017 г.). «Выращивание еды на Марсе»: стартапы из Лос-Анджелеса борются с изменением климата с помощью изобретательных решений». The Guardian . Получено 17 декабря 2017 г.
  25. ^ "Local Roots (business) FAQ". Local Roots . Архивировано из оригинала 7 июля 2019 . Получено 17 декабря 2017 .
  26. ^ Гроссман, Дэвид (3 декабря 2018 г.). «Заброшенные угольные шахты могут стать будущим сельского хозяйства». Popular Mechanics . Получено 3 декабря 2018 г.
  27. ^ abcd Маркс, Пол (15 января 2014 г.). «Вертикальные фермы прорастают по всему миру». New Scientist . Получено 27 февраля 2018 г. .
  28. ^ «Гавань и башня Накхил» (PDF) .
  29. Колхас, Рем (1 июля 2014 г.). Безумный Нью-Йорк: ретроактивный манифест для Манхэттена. Моначелли Пресс. ISBN 978-1-58093-410-7.
  30. ^ аб Руби, Илька; Руби, Андреас (2006). Пейзажи: el reencuentro con el suelo en la arquitectura contemporánea. Г. Гили. стр. 87–93. ISBN 978-84-252-1963-4.
  31. ^ Итон, Рут (2002). Идеальные города: утопизм и (не)построенная среда. Thames & Hudson. стр. 239. ISBN 978-0-500-34186-5.
  32. ^ Хикс, Джон. 1974. Стеклянный дом. Кембридж, Массачусетс: MIT Press.
  33. ^ "Институт проблем гидропоники". Архивировано из оригинала 11 августа 2011 года.
  34. ^ "ссылка" (PDF) .
  35. ^ «Гидропоника Бенгальская система» (PDF) .
  36. ^ Дуглас, Джеймс Шолто (1975). Гидропоника: Бенгальская система (5-е изд.). Нью-Дели: Oxford University Press. ISBN 9780195605662.
  37. ^ ab Nelson, Bryn (12 декабря 2007 г.). "Может ли вертикальное фермерство быть будущим? Nelson, B. (2008 г.)". MSNBC . Получено 10 ноября 2010 г. .
  38. ^ Джордж Монбиот (16 августа 2010 г.). "Монбиот, Г. (16 августа 2010 г.). Зелёные, живущие в башнях из слоновой кости, теперь тоже хотят их выращивать". The Guardian . Лондон . Получено 10 ноября 2010 г.
  39. Арни Купер (19 мая 2009 г.). «Поднимаемся? Фермерство в высотных домах вселяет надежды». Miller-mccune.com. Архивировано из оригинала 22 мая 2009 г. Получено 10 ноября 2010 г.
  40. Уайт, Мюррей (27 июля 2008 г.). «Является ли высотное фермерство будущим Торонто?». Toronto Star . Получено 12 августа 2008 г.
  41. ^ "Sky Farm Proposed for Downtown Toronto". TreeHugger . Получено 14 марта 2009 г.
  42. ^ Венкатараман, Бина (15 июля 2008 г.). «Деревенская версия, городская версия: фермы в небе приобретают новый интерес». The New York Times .
  43. ^ Шут, Нэнси (20 мая 2007 г.). «Ферма будущего? Когда-нибудь еда может вырасти в небоскребах». US News & World Report . Архивировано из оригинала 16 сентября 2008 г.
  44. ^ Фельдман, Эми (11 июля 2007 г.). «Небоскребные фермы». Popular Science .
  45. ^ abcd Деспоммье, Диксон (ноябрь 2009 г.). «Расцвет вертикальных ферм». Scientific American . 301 (5): 60–67. Bibcode : 2009SciAm.301e..80D. doi : 10.1038/scientificamerican1109-80. ISSN  0036-8733. PMID  19873908.
  46. ^ "About The Plant". The Plant. Архивировано из оригинала 4 декабря 2011 года.
  47. ^ "Vertical Fresh Farms LLC, Буффало, Нью-Йорк | StateLog". www.statelog.com . Получено 5 ноября 2015 г. .
  48. ^ CBN (24 сентября 2024 г.). «Plenty открывает первую в мире ферму по выращиванию ягод в закрытых помещениях с вертикальным выращиванием в масштабах Честерфилда, штат Вирджиния». Chesterfield Business News . Получено 3 ноября 2024 г.
  49. ^ abcd Despommier, D. (2008). "Vertical Farm Essay I". Вертикальная ферма. Архивировано из оригинала 1 июля 2009 года . Получено 26 июня 2009 года .
  50. ^ Клинтон, Николас; Штульмахер, Мишель; Майлз, Альби; Улудере Арагон, Назли; Вагнер, Мелисса; Георгеску, Матей; Хервиг, Крис; Гун, Пэн (1 января 2018 г.). «Глобальная оценка геопространственных экосистемных услуг городского сельского хозяйства». Earth's Future . 6 (1): 40–60. Bibcode :2018EaFut...6...40C. doi : 10.1002/2017ef000536 . ISSN  2328-4277.
  51. ^ ab «Сельское хозяйство для 21-го века и далее». Проект вертикальной фермы . 2009.
  52. ^ Фредиани, К. Л. (апрель 2010 г.). «Время кормления в зоопарке». The Horticulturalist : 12–15.
  53. ^ Фредиани, К. Л. (октябрь 2011 г.). «Высотная еда». The Horticulturalist : 18–20.
  54. ^ Despommier, D. (2008). "Vertical Farm Essay I". Vertical Farm . Получено 26 июня 2009 .
  55. ^ "Видео о вертикальной ферме". Discovery Channel. 23 апреля 2009 г. Архивировано из оригинала 10 мая 2009 г. Получено 26 июня 2009 г.
  56. ^ "Карликовая пшеница, выращенная на борту Международной космической станции". NASA. 9 февраля 2003 г. Получено 17 ноября 2009 г.
  57. ^ Поллан, Майкл (9 сентября 2009 г.). «Мнение | Крупные продовольственные компании против крупных страховых компаний». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 27 февраля 2018 г.
  58. ^ Зафар, Амина; Айрленд, Николь; Саломони, Майк. «Продовольственную нестабильность в Нунавуте следует считать национальным кризисом», — говорит эксперт. CBC . CBC News . Получено 1 октября 2019 г. .
  59. ^ Макинтош, Кэмерон. «Гидропонная продукция процветает в Черчилле, штат Мэн». CBC . CBC News . Получено 1 октября 2019 г.
  60. ^ Коул, Дермот (16 марта 2018 г.). «Как «фермы в коробке» начали менять способ, которым жители Арктики получают овощи». Arctic Today . Получено 1 октября 2019 г.
  61. ^ Грэбиш, Остин. «Жители Черчилля сталкиваются с ростом цен на продукты питания после приостановки работы железной дороги». CBC . CBC News . Получено 1 октября 2019 г. .
  62. ^ Деспоммье, Диксон Д. (23 августа 2009 г.). «Мнение | Ферма на каждом этаже». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 27 февраля 2018 г.
  63. ^ Вертикальный взлет, Fresh Produce Journal , 28 января 2011 г.
  64. ^ «Дефицит фосфора угрожает мировому производству продовольствия». ScienceDaily .
  65. ^ Тиммонс, DR; Бервелл, RE; Холт, RF (20 июня 1973 г.). «Потери азота и фосфора в поверхностном стоке с сельскохозяйственных земель под влиянием внесения удобрений». Water Resources Research . 9 (3): 658–667. Bibcode : 1973WRR.....9..658T. doi : 10.1029/WR009i003p00658 – через CrossRef.
  66. ^ ab SL Davis (2001). «Принцип наименьшего вреда предполагает, что люди должны есть говядину, баранину, молочные продукты, а не веганскую диету». Труды Третьего конгресса Европейского общества сельскохозяйственной и пищевой этики . С. 449–450.
  67. ^ Наварро, Л. М. и Перейра, Х. М. (2012). «Возрождение заброшенных ландшафтов в Европе». Экосистемы . 15 (6): 900–912. Bibcode : 2012Ecosy..15..900N. doi : 10.1007/s10021-012-9558-7 .
  68. ^ "Курс "Еда и культура" весна 2011 г.". ocw.mit.edu .
  69. ^ Пример — Производство электроэнергии на свалках, H. Scott Matthews, Green Design Initiative, Carnegie Mellon University. "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 декабря 2008 г. Получено 9 февраля 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )Получено 07.02.09
  70. ^ Баранюк, Крис (17 июля 2023 г.). «В вертикальном фермерском бизнесе наступили тяжелые времена». BBC News . Получено 22 февраля 2024 г.
  71. Клайв Клифтон говорит (24 августа 2009 г.). «Вертикальное фермерство: слишком далеко за пределами привычного?». E4capital.com . Получено 10 ноября 2010 г.
  72. ^ Эванс, П. (22 июля 2009 г.). Местная еда — не зеленая панацея: профессор. CBC News https://www.cbc.ca/news/local-food-no-green-panacea-professor-1.827317
  73. ^ «Действительно ли это соответствует действительности?». The Economist . 9 декабря 2010 г.
  74. ^ "Starting a Commercial Greenhouse Business". Omafra.gov.on.ca. 28 июля 2003 г. Архивировано из оригинала 24 октября 2005 г. Получено 10 ноября 2010 г.
  75. ^ Карманный мир в цифрах, The Economist , 2011 г., стр. 64
  76. ^ Роуч, Дж. (30 июня 2009 г.). «Высотные фермы: будущее продовольствия?». National Geographic News.
  77. ^ "George Monbiot – Towering Lunacy". Monbiot.com. 16 августа 2010 г. Получено 12 июня 2013 г.
  78. ^ «Вертикальное фермерство: действительно ли оно оправдывает себя?». The Economist. 9 декабря 2010 г.
  79. ^ "Урожай | Теплица | Расчеты энергии парниковых газов | Сельское хозяйство, продовольствие и сельские инициативы Манитобы | Провинция Манитоба". Gov.mb.ca . Получено 10 ноября 2010 г.
  80. ^ «Вертикальная ферма в Глостершире — одна из самых «продвинутых» в Великобритании». BBC News . 20 февраля 2024 г.
  81. ^ "'Созревание британских сельскохозяйственных технологий': компания Jones Food Company открывает вторую вертикальную ферму в Великобритании". Business Green . 20 февраля 2024 г.
  82. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2011 . Получено 9 ноября 2010 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  83. ^ Аб Блом, ТиДжей; В.А. Стравер; Ф. Дж. Ингратта; Шалин Хосла; Уэйн Браун (декабрь 2002 г.). «Углекислый газ в теплицах» . Проверено 10 октября 2010 г.
  84. ^ Нарисада, Кохей; Шрёдер, Дуко (2004). Справочник по световому загрязнению – Google Books. Springer. ISBN 978-1-4020-2665-2. Получено 10 ноября 2010 г.
  85. ^ "Очистка и переработка ирригационного стока". Aggie-horticulture.tamu.edu . Получено 12 июня 2013 г.
  86. ^ О, Суджин; Лу, Чунгуй (2023). «Вертикальное земледелие — умное городское сельское хозяйство для повышения устойчивости и стабильности в сфере продовольственной безопасности». Журнал садоводческой науки и биотехнологии . 98 (2): 133–140. doi : 10.1080/14620316.2022.2141666 .
  87. ^ Folke Günther (6 января 2013 г.). "Folkewall, очистка серой воды и вертикальное выращивание". Holon.se . Получено 12 июня 2013 г.
  88. ^ Макконнелл, Кэтрин (1 июля 2008 г.). «Вертикальные фермы выращивают еду, вырастая вверх, а не наружу». Бюро международных информационных программ . Государственный департамент США . Архивировано из оригинала 14 августа 2008 г. Получено 12 августа 2008 г.
  89. ^ "Лас-Вегас построит первую в мире 30-этажную вертикальную ферму". Nextenergynews.com . Получено 12 июня 2013 г.
  90. ^ Деспоммье, Диксон (15 июня 2010 г.). "Диксон Деспоммье. Ноябрь 2009 г. "Растущие небоскребы: расцвет вертикальных ферм". Scientificamerican.com . Получено 10 ноября 2010 г.
  91. ^ "Вертикальное производство растений как публичная экспозиция в зоопарке Пейнтона" (PDF) . Труды 4-го Всемирного конгресса ботанических садов, Botanic Gardens Conservation International. Июнь 2010 г. Получено 27 января 2013 г.
  92. Коэн, Рассел (1 июня 2010 г.). «Альянс зеленых сионистов (GZA) — смелые резолюции для 36-го Всемирного сионистского конгресса — Зеленый пророк».
  93. ^ "Первая коммерческая вертикальная ферма открывается в Сингапуре - Channel NewsAsia". Архивировано из оригинала 27 октября 2012 года . Получено 27 октября 2012 года .
  94. ^ "Первая в мире коммерческая вертикальная ферма открывается в Сингапуре". Io9.com. 25 октября 2012 г. Получено 12 июня 2013 г.
  95. ^ "Городское фермерство в Сингапуре на подъеме – CNN.com". Edition.cnn.com. 10 декабря 2012 г. Получено 12 июня 2013 г.
  96. ^ "вертикальное фермерство infoday munich - agritecture.com" . Получено 1 июня 2015 г. .
  97. ^ "Тенденции технологий вертикального земледелия - agritecture.com" . Получено 1 июня 2015 г.
  98. ^ "Самая большая в мире крытая вертикальная ферма - интересное проектирование". interestingengineering.com . Получено 10 сентября 2024 г.