Vertikal jordbruk sprer seg over hele Europa og det forskes på alle slags nye avlingstyper. Men det er fortsatt utfordringer som må overvinnes.
Tomme kontorbygg, hvor avlingene kan vokse stablet oppå hverandre, lag etter lag. Eller i en container i nabolaget ditt, vertikalt jordbruk gir mange muligheter. Du kan dyrke avlinger hvor du vil. Du trenger ikke felt for det. Dyrkingen er bærekraftig, effektiv og fullt kontrollert. Du trenger ingen sprøytemidler, det er ingen utslipp av næringsstoffer og vannforbruket er bare mellom 2 og 4 liter per kilo grønnsaker. Det er fortsatt et stort problem: energiforbruk. Vi jobber fortsatt hardt med det.
Vertikal oppdrett er på fremmarsj over hele Europa. Den er spesielt egnet for dyrking av avlinger i urbane områder der plassen er begrenset. Det kan til og med garantere matsikkerhet i land som er mindre tilpasset konvensjonelt landbruk. Men selv om de første avlingene allerede er i salg i noen land, vil det garantert ta flere år før produkter fra vertikale gårder når supermarkedshyllene i massevis.
Endring av kosthold og økt etterspørsel
Sammen med dyrket kjøtt blir vertikal oppdrett ofte presentert som nøkkelløsningen for å bekjempe fremtidige matkriser. Men hvorfor trenger vi vertikale gårder likevel? Hvorfor fortsetter vi ikke bare å gjøre det på den gamle måten, som vi har gjort de siste 10,000 XNUMX årene?
Etterspørselen etter mat øker hvert år. Ifølge FN vil verdens befolkning vokse til 9.7 milliarder mennesker i 2050. Alle disse menneskene trenger mat. Men å dyrke avlinger på tradisjonell måte blir et økende problem. På grunn av klimaendringene endrer vekstforholdene seg, slik at man ikke lenger kan dyrke noen avlinger der man før kunne. Ekstreme værhendelser og kraftige stormer ødelegger flere avlinger hvert år. Og noen steder er jorda mindre næringsrik enn før.
I tillegg til at vi må møte fremtidens etterspørsel etter fersk mat, er matvanene våre også svært forskjellige fra for et århundre siden. «Vi spiser ikke lenger sesongbasert. Om vinteren spiser vi salater og bær som vi importerer, sier administrerende direktør Anders Riemann i Nordic Harvest, Europas største hydroponiske gård.
Dyrkere i en vertikal gård bruker verneklær for å hindre at uønskede bakterier kommer inn på gården. På denne måten kan de unngå bruk av sprøytemidler.
Sommerhøst fra Arktis
Vertikale gårder kan bygges nesten hvor som helst. Noe som betyr at du ikke lenger trenger å importere kiwi fra New Zealand, men at du kan dyrke dem på en slik gård i din egen region. Dette sparer store mengder CO2 som slippes ut.
Hvordan virker det?
«For meg er full kontroll den store fordelen med vertikalt jordbruk. Vi kan virkelig optimere prosessen og vite nøyaktig hvor mye vi ønsker å vokse og av hvilken kvalitet, sier Leo Marcelis, professor i hagebruk og produktfysiologi ved Wageningen University & Research.
Fra vanntilførsel til dagslys, temperatur og tilgang til mineraler og bakterier. Vertikal oppdrett foregår under ekstremt kontrollerte forhold. Avlinger dyrkes innendørs, med LED-lys i stedet for sollys. LED-pærer er små, holdbare, kostnadseffektive, og de avgir ingen varme. Når solen går ned på slutten av dagen, kan disse lysene skinne så lenge det er nødvendig.
Bonden kan manipulere plantens dag- og nattrytme for å optimalisere vekstutbyttet. På dagtid danner planter stivelse i bladene, som brytes ned til sukker og transporteres til resten av planten om natten. Noen planter trenger mer enn 12 timer lys per dag for å vokse, andre trenger mindre. Vertikal oppdrett lar alle typer planter få den mengden dagslys den trenger for å vokse på sitt beste.
Vekst med forskjellige lysfarger
Fargene på disse lysene er spesielt viktige for å optimalisere vekstutbyttet. Forskere har hovedsakelig fokusert på effekten av rødt, blått og grønt lys på planteveksten. Rødt lys er veldig effektivt for fotosyntesen, men planter trenger også litt blått lys, noe som er spesielt nyttig for klorofyllproduksjon. I noen tid forsøkte forskere å redusere bruken av grønt lys, og trodde at det ikke bidro til fotosyntese.
En studie fra 2016 fra Utah State University viser imidlertid at det grønne lyset kan drive fotosyntesen til lavere blader mer effektivt enn rødt eller blått lys kan. Bonden kan bruke ulike fargekombinasjoner for å fremheve ulike egenskaper. Med riktig kombinasjon kan bonden dyrke planter som er mye mer næringsrike enn konvensjonell jordbruk. Dette kan være nyttig ettersom de fleste planter har blitt mindre næringsrike de siste tiårene. En annen kombinasjon kan brukes for å øke veksthastigheten slik at mer mat kan produseres på en gang. Fra et økonomisk synspunkt kan det være ønskelig, siden vertikalt jordbruk fortsatt er kostnadskrevende.
Men det er flere grunner til at denne metoden er så populær. Vertikal jordbruk krever ikke sprøytemidler. Dyrkere kan dyrke akkurat den mengden avlinger de ønsker, innenfor en fastsatt tidsramme og av en bestemt kvalitet valgt av dem selv. Vær eller sesongmessige forhold påvirker ikke lenger produksjonen. Mer mat kan dyrkes på en mindre overflate.
Landbruk uten åker
Vertikal jordbruk i dag kommer hovedsakelig i to former: hydroponisk og aeroponisk. Ifølge Leo Marcelis er begge teknikkene utmerkede alternativer. I hydroponics vokser planter på hyller med røttene i næringsfylt vann i stedet for jord. Det regnes som det enkleste av de to hovedsystemene.
Nordic Harvest har en forsøksgård nær København hvor den dyrker ulike typer salater, grønnkål og spinat. Gården er omgitt av andre industrikomplekser. Det er et bygg på størrelse med en fotballbane. I 2023 ønsker selskapet å utvide med en gård i Oslo, etterfulgt av gårder i Skandinavia og Finland.
Ifølge Riemann er Nordic Harvests nåværende produksjonskapasitet allerede merkbar: «Vi produserer rundt 1000 tonn grønnsaker årlig. Det danske markedet består av ca 20,000 tonn per år. 6,000 tonn dyrkes konvensjonelt og resten importeres.» Grønnsakene er bladgrønnsaker. Etter hvert som vertikalt jordbruk utvides, vil det utgjøre en større prosentandel av matproduksjonen. Andre selskaper som dyrker avlinger i vertikale gårder er Jones Food Company i Storbritannia, Hydropousse i Frankrike og Robbes Lilla Trädgård i Finland.
Aeroponisk dyrkede avlinger har røtter i luften. India Langley, matsystemforsker og PR-leder hos innendørs jordbruksteknologileverandøren LettUs Grow, forklarer hvordan det fungerer. «Du har en serie dyser med veldig små hull som du forstøver næringsløsningen med. Den løsningen påføres røttene til de fritthengende avlingene.»
Aeroponics ble utviklet på 1990-tallet da NASA lette etter måter å dyrke planter i verdensrommet. I følge US National Center for Appropriate Technology er aeroponikk "det klart mest effektive planteforedlingssystemet for vertikale gårder."
I et aeroponisk system har røttene lett tilgang til oksygen. Plantens veksthastighet er opptil det dobbelte av et hydroponisk system, hvor planten vil absorbere oppløst oksygen i vannet. Det er fortsatt ikke brukt så mye som hydroponics, på grunn av kompleksiteten. Dysene som brukes i produksjonen kan lett tette seg eller gå i stykker. Men LettUs Grow har funnet en løsning på problemet.
«Vi har fjernet sprinklerne fullstendig. Tåken genereres på en helt flat overflate, så det er ingenting som tetter eller bryter. Vi tror denne enkle løsningen vil tillate oss å ta aeroponikk til en mye større skala, sier Langley.
LettUs Grow produserer vekstsystemer som passer i en fraktcontainer. Disse beholderne er mobile og kan plasseres hvor det er plass.
Oppdrett fisk og planter sammen
Selv om hydroponics og aeroponics er to viktige teknikker i vertikalt jordbruk, er de ikke de eneste. Andre teknikker brukes også. I Europa bruker flere selskaper den akvaponiske avlsmetoden. I likhet med hydroponics dyrkes akvaponiske planter med røttene i vann. Bare de røttene henger i en tank der fisk også svømmer. Disse fiskene produserer svært næringsrike avfallsstoffer som plantene kan bruke igjen.
Plantene tar opp næringsstoffene og renser dermed også vannet for fisken. Ifølge Marcelis vil aquaponics bare utgjøre en liten del av det vertikale oppdrettsmarkedet i fremtiden. «Det fine er at man bruker avfall fra fisken som mat til plantene. Men vær forsiktig og sørg for at du holder plantesystemet optimalt, sier han om teknikken.
Nye typer grønnsaker
Både Nordic Harvest og LettUs Grow begynte først å eksperimentere med dyrking av bladgrønt før de gikk over til urter og mikrogrønt. Deretter følger tomater og jordbær. I følge Langley følger flere vertikale gårder de samme utviklingsstadiene. Av gode grunner. Det er delikate, høyverdige avlinger som er mye brukt og kan dekke produksjonskostnadene. De vokser også raskt og er små i størrelse, noe som betyr at mange planter kan dyrkes samtidig.
Etter hvert som produksjonen skaleres opp, blir det mulig å dyrke et bredere utvalg av avlinger. Marcelis tenker at vi om noen år kanskje kan kjøpe nye sorter som er spesielt utviklet for vertikaldyrking. Men å utvikle nye avlingsoppskrifter er ingen sinekur. Det tar 5-10 år å dyrke en ny type plante som egner seg for denne dyrkingsmetoden.
En ideell plante er liten med kort rotsystem, vokser raskt, er lett å høste og har høy avling. I tillegg til vekstegenskapene må også ‘planteoppskriften’ være nøye sammensatt. «Den største utfordringen er å holde styr på hver variabel som påvirker anlegget. Du trenger de riktige næringsstoffene og du må sørge for at planten har kontinuerlig tilgang til næringsstoffene under veksten, sier Riemann.
Relativt dyrt
Men selv om enhver avling teoretisk sett kan dyrkes vertikalt, vil dette ikke skje i overskuelig fremtid. Bulkvekster som hvete og mais kan dyrkes mye billigere ved bruk av vanlige metoder. «Jeg tror vertikalt jordbruk for tiden er spesielt godt egnet for ferskvarer. Teknisk sett kan vi dyrke hvilken som helst avling, inkludert hvete. Men vertikalt jordbruk er også relativt dyrt. Jeg tror det ikke er realistisk å dyrke den typen bulkprodukter med en relativt lav verdi for øyeblikket. Selv nå stiger hveteprisene på grunn av krigen i Ukraina, sier Marcelis.
Likevel, på steder som Singapore og land som De forente arabiske emirater, hvor omtrent 90 prosent av all mat importeres, kan det lønne seg å dyrke lavverdi bulkprodukter på denne måten. I Europa derimot, kan vertikaldyrking av hvete være et alternativ på lang sikt, men absolutt ikke de neste fem årene.
Høyt energiforbruk
Selv om fremtiden ser lys ut for vertikalt jordbruk, er det ett stort problem. Det krever mye energi og er derfor veldig dyrt. Nøyaktig energiforbruk varierer fra gård til gård, fra system til system og avhenger av sted, årstid og avling. For eksempel bruker et selskap i Hellas 2.87 kWh energi om vinteren for å produsere ett kilo salat, men bare 1.73 kWh om sommeren. Finske iFarm regnet ut at å dyrke salaten deres i 90 dager koster 62.26 kWh per m2. For jordbær er det 117.10 kWh per m2.
Merenergiforbruket sammenlignet med vanlige metoder er mellom 14 og 251 prosent, avhengig av hvor drivhuset og den vertikale gården ligger.
Wageningen University & Research og Delft University of Technology gjennomførte en studie der de sammenlignet drivhus og vertikale gårder, omtalt i studien som plantefabrikker. Dette gjaldt drivhus og vertikale gårder lokalisert i henholdsvis Nederland, De forente arabiske emirater og Sverige. For sistnevnte land ble både drivhus med og uten kunstig lys inkludert i sammenligningen.
"Produksjonen av ett kilo tørrvektsalat krever en innsats på 247 kWhe i en plantefabrikk, sammenlignet med 70, 111, 182 og 211 kWhe i drivhus i henholdsvis Nederland, De forente arabiske emirater og Sverige (med og uten ekstra kunstig belysning), sier forskerne i studien.
I hardt klima reduseres forskjellen i energiforbruk mellom de to dyrkingsmetodene. Vertikale gårder kan være det mest energieffektive valget i noen ekstreme klimaer. Men selv i det arktiske nord i Sverige og i ørkenforholdene i De forente arabiske emirater, kan drivhus fortsatt være den mest kostnadseffektive måten å vokse på.
Optimalisere
Vertikale gårder kan til en viss grad overvinne problemet med høyt strømforbruk ved å optimalisere produksjonen. Ved å justere LED-belysningen og fargen optimalt kan du påvirke både veksttiden og avlingskvaliteten. Gårdsproduksjonskostnadene kan også reduseres etter hvert som gården blir mer automatisert. Roboter som jobber 24/7 for å tilføre næringsstoffer til rett tid, overvåke vekstutbytte og høste når planten er moden, kan være en kostbar startinvestering.
Men over tid tar robotene opp for kostnadene gjennom sitt kontinuerlige arbeid. Til tross for den høye etterspørselen etter energi og det for tiden begrensede utvalget av avlinger som er billige nok til å dyrke, blir vertikalt jordbruk stadig mer populært. Selv om det vil ta en stund før du også får jordbærene dine fra dyrkingsbeholderen i ditt område.
En kilde: https://innovationorigins.com