Vertikal odling sprider sig över Europa och det pågår forskning om alla typer av nya grödor. Men det finns fortfarande utmaningar att övervinna.
Tomma kontorsbyggnader, där grödor kan växa staplade på varandra, lager efter lager. Eller i en container i ditt närområde, vertikalt jordbruk erbjuder många möjligheter. Du kan odla grödor var du vill. Du behöver inga fält för det. Odlingen är hållbar, effektiv och fullt kontrollerad. Du behöver inga bekämpningsmedel, det sker inga näringsutsläpp och vattenförbrukningen ligger bara på mellan 2 och 4 liter per kilo grönsaker. Det finns fortfarande ett stort problem: energiförbrukningen. Vi jobbar fortfarande hårt med det.
Vertikal odling är på frammarsch över hela Europa. Det är särskilt lämpligt för odling av grödor i stadsområden där utrymmet är mycket viktigt. Det kan till och med garantera livsmedelssäkerhet i länder som är mindre anpassade till konventionellt jordbruk. Men även om de första skördarna redan finns till försäljning i vissa länder, kommer det säkert att dröja flera år innan produkter från vertikala gårdar når stormarknadens hyllor i massor.
Ändrad kost och ökad efterfrågan
Tillsammans med odlat kött framställs vertikalt jordbruk ofta som nyckellösningen för att bekämpa framtida matkriser. Men varför behöver vi ändå vertikala gårdar? Varför fortsätter vi inte bara att göra det på gammaldags sätt, som vi har gjort de senaste 10,000 XNUMX åren?
Efterfrågan på mat ökar för varje år. Enligt FN kommer världens befolkning att växa till 9.7 miljarder människor år 2050. Alla dessa människor behöver mat. Men att odla grödor på traditionellt sätt blir ett allt större problem. På grund av klimatförändringarna förändras odlingsvillkoren, så att man inte längre kan odla vissa grödor där man tidigare kunde. Extrema väderhändelser och svåra stormar förstör fler skördar varje år. Och på vissa ställen är jorden mindre näringsrik än den brukade vara.
Förutom att vi måste möta den framtida efterfrågan på färsk mat är våra matvanor också väldigt annorlunda än för ett sekel sedan. ”Vi äter inte längre säsongsmässigt. På vintern äter vi sallader och bär som vi importerar”, säger vd Anders Riemann på Nordic Harvest, Europas största hydroponiska gård.
Odlare i en vertikal gård bär skyddskläder för att förhindra att oönskade bakterier kommer in på gården. På så sätt kan de undvika användningen av bekämpningsmedel.
Sommarskörd från Arktis
Vertikala gårdar kan byggas nästan var som helst. Vilket gör att man inte längre behöver importera kiwi från Nya Zeeland utan att man kan odla dem på en sådan gård i sin egen region. Detta sparar stora mängder CO2 som släpps ut.
Hur fungerar det?
”För mig är fullständig kontroll den stora fördelen med vertikalt jordbruk. Vi kan verkligen optimera processen och vet exakt hur mycket vi vill växa och av vilken kvalitet”, säger Leo Marcelis, professor i trädgårdsodling och produktfysiologi vid Wageningen University & Research.
Från vattenförsörjning till dagsljus, temperatur och tillgång till mineraler och bakterier. Vertikal odling sker under extremt kontrollerade förhållanden. Grödor odlas inomhus, med LED-lampor istället för solljus. LED-lampor är små, hållbara, kostnadseffektiva och de avger ingen värme. När solen går ner i slutet av dagen kan dessa lampor lysa så länge som behövs.
Bonden kan manipulera växtens dag- och nattrytm för att optimera tillväxtutbytet. Under dagen bildar växter stärkelse i bladen, som bryts ner till socker och transporteras till resten av växten på natten. Vissa växter behöver mer än 12 timmars ljus per dag för att växa, andra behöver mindre. Vertikal odling tillåter alla typer av växter att få den mängd dagsljus den behöver för att växa som bäst.
Tillväxt med olika färger av ljus
Färgerna på dessa lampor är särskilt viktiga för att optimera tillväxtutbytet. Forskare har främst fokuserat på effekten av rött, blått och grönt ljus på växternas tillväxt. Rött ljus är mycket effektivt för fotosyntesen, men växter behöver också lite blått ljus, vilket är särskilt användbart för klorofyllproduktion. Under en tid försökte forskare minska användningen av grönt ljus, och trodde att det inte bidrog till fotosyntesen.
En studie från 2016 från Utah State University visar dock att det gröna ljuset kan driva fotosyntesen till lägre löv mer effektivt än rött eller blått ljus kan. Bonden kan använda olika färgkombinationer för att framhäva olika egenskaper. Med rätt kombination kan bonden odla växter som är mycket mer näringsrika än konventionellt jordbruk. Detta kan vara användbart eftersom de flesta växter har blivit mindre näringsrika de senaste decennierna. En annan kombination kan användas för att öka tillväxthastigheten så att mer mat kan produceras på en gång. Ur ekonomisk synvinkel kan det vara önskvärt, eftersom vertikalt jordbruk förblir kostnadskrävande.
Men det finns fler anledningar till varför denna metod är så populär. Vertikal odling kräver inga bekämpningsmedel. Odlare kan odla exakt den mängd grödor de vill, inom en bestämd tidsram och av en specifik kvalitet som de själva väljer. Väder- eller årstidsförhållanden påverkar inte längre produktionen. Mer mat kan odlas på en mindre yta.
Jordbruk utan åkrar
Vertikal odling finns idag huvudsakligen i två former: hydroponisk och aeroponisk. Enligt Leo Marcelis är båda teknikerna utmärkta alternativ. Inom hydrokultur växer växter på hyllor med sina rötter i näringsfyllt vatten istället för jord. Det anses vara det enklaste av de två huvudsystemen.
Nordic Harvest har en experimentgård nära Köpenhamn där den odlar olika sorters sallader, grönkål och spenat. Gården är omgiven av andra industrikomplex. Det är en byggnad lika stor som en fotbollsplan. År 2023 vill företaget expandera med en gård i Oslo, följt av gårdar i Skandinavien och Finland.
Enligt Riemann är Nordic Harvests nuvarande produktionskapacitet redan märkbar: ”Vi producerar cirka 1000 ton grönsaker årligen. Den danska marknaden består av cirka 20,000 6,000 ton per år. XNUMX XNUMX ton odlas konventionellt och resten importeras.” Grönsakerna är bladgrönsaker. När det vertikala jordbruket expanderar kommer det att utgöra en större andel av livsmedelsproduktionen. Andra företag som odlar grödor i vertikala gårdar är Jones Food Company i Storbritannien, Hydropousse i Frankrike och Robbes Lilla Trädgård i Finland.
Aeroponiskt odlade grödor har sina rötter i luften. India Langley, matsystemforskare och PR-ledare vid inomhusodlingsteknikleverantören LettUs Grow, förklarar hur det fungerar. ”Du har en serie munstycken med väldigt små hål som du finfördelar näringslösningen med. Den lösningen appliceras på rötterna av de fritt hängande grödorna."
Aeroponics utvecklades på 1990-talet när NASA letade efter sätt att odla växter i rymden. Enligt US National Center for Appropriate Technology är aeroponics "det överlägset mest effektiva växtförädlingssystemet för vertikala gårdar."
I ett aeroponiskt system har rötterna lätt tillgång till syre. Växtens tillväxthastighet är upp till dubbelt så hög som ett hydroponiskt system, där växten skulle absorbera löst syre i vattnet. Det används fortfarande inte lika mycket som hydroponics, på grund av dess komplexitet. Munstyckena som används i produktionen kan lätt täppas till eller gå sönder. Men LettUs Grow har hittat en lösning på problemet.
”Vi har tagit bort sprinklerna helt. Dimman alstras på en helt plan yta, så det finns inget att täppa till eller bryta. Vi tror att denna enkla lösning kommer att göra det möjligt för oss att ta aeroponics till en mycket större skala, säger Langley.
LettUs Grow producerar odlingssystem som passar i en fraktcontainer. Dessa containrar är mobila och kan placeras var som helst där det finns plats.
Odla fisk och växter tillsammans
Även om hydroponics och aeroponics är två viktiga tekniker inom vertikalt jordbruk, är de inte de enda. Andra tekniker används också. I Europa använder flera företag den akvaponiska avelsmetoden. I likhet med hydroponics odlas vattenväxter med sina rötter i vatten. Bara de rötterna hänger i en tank där fiskar också simmar. Dessa fiskar producerar mycket näringsrika restprodukter som växterna kan använda igen.
Växterna tar upp näringen och rensar därmed också vattnet för fisken. Enligt Marcelis kommer aquaponics bara att utgöra en liten del av den vertikala jordbruksmarknaden i framtiden. ”Det fina är att man använder avfall från fisken som mat för växterna. Men var försiktig och se till att hålla växtsystemet optimalt”, säger han om tekniken.
Nya grönsaker
Både Nordic Harvest och LettUs Grow började först experimentera med att odla bladgrönt innan de bytte till örter och mikrogröt. Följ sedan tomater och jordgubbar. Enligt Langley följer flera vertikala gårdar samma utvecklingsstadier. Av goda skäl. Det är känsliga, högvärdiga grödor som används flitigt och kan täcka produktionskostnaderna. De växer också snabbt och är små i storlek vilket innebär att många växter kan odlas samtidigt.
I takt med att produktionen skalas upp blir det möjligt att odla ett bredare utbud av grödor. Marcelis tror att vi om några år kanske kan köpa nya sorter som är speciellt utvecklade för vertikalodling. Men att utveckla nya grödrecept är ingen sinekur. Det tar 5-10 år att odla en ny typ av växt som är lämplig för denna odlingsmetod.
En idealisk växt är liten med kort rotsystem, växer snabbt, är lätt att skörda och ger hög avkastning. Förutom växtegenskaperna måste också 'växtreceptet' vara noggrant sammansatt. ”Den största utmaningen är att hålla reda på varje variabel som påverkar anläggningen. Du behöver rätt näring och du måste se till att växten har kontinuerlig tillgång till näringsämnena under tillväxten, säger Riemann.
Relativt dyrt
Men även om vilken gröda som helst teoretiskt sett kan odlas vertikalt, kommer detta inte att ske inom överskådlig framtid. Bulkgrödor som vete och majs kan odlas mycket billigare med vanliga metoder. ”Jag tror att vertikalt jordbruk för närvarande är särskilt lämpligt för färskvaror. Tekniskt sett kan vi odla vilken gröda som helst, inklusive vete. Men vertikalt jordbruk är också relativt dyrt. Jag tror att det inte är realistiskt att odla den typen av bulkprodukter med ett relativt lågt värde för tillfället. Även nu stiger vetepriserna på grund av kriget i Ukraina”, säger Marcelis.
Ändå, på platser som Singapore och länder som Förenade Arabemiraten, där cirka 90 procent av all mat importeras, kan det löna sig att odla lågvärdiga bulkprodukter på detta sätt. I Europa däremot kan vertikalodling av vete vara ett alternativ på lång sikt, men absolut inte under de kommande fem åren.
Hög energiförbrukning
Även om framtiden ser ljus ut för vertikalt jordbruk finns det ett stort problem. Det kräver mycket energi och är därför väldigt dyrt. Den exakta energiförbrukningen varierar från gård till gård, från system till system och beror på plats, årstid och gröda. Till exempel använder ett företag i Grekland 2.87 kWh energi på vintern för att producera ett kilo sallad, men bara 1.73 kWh på sommaren. Finska iFarm beräknade att odling av sin sallad i 90 dagar kostar 62.26 kWh per m2. För jordgubbar är det 117.10 kWh per m2.
Merenergiförbrukningen jämfört med vanliga metoder ligger på mellan 14 och 251 procent, beroende på var växthuset och den vertikala gården ligger.
Wageningen University & Research och Delft University of Technology gjorde en studie där de jämförde växthus och vertikala gårdar, i studien kallade växtfabriker. Det gällde växthus och vertikala gårdar belägna i Nederländerna, Förenade Arabemiraten respektive Sverige. För det senare landet ingick både växthus med och utan artificiellt ljus i jämförelsen.
"Tillverkningen av ett kilo torrviktssallat kräver en insats på 247 kWhe i en växtfabrik, jämfört med 70, 111, 182 och 211 kWhe i växthus i Nederländerna, Förenade Arabemiraten respektive Sverige (med och utan ytterligare konstgjorda produkter) belysning), säger forskarna i studien.
I tuffa klimat minskar skillnaden i energiförbrukning mellan de två odlingsmetoderna. Vertikala gårdar kan vara det mest energieffektiva valet i vissa extrema klimat. Men även i det arktiska norra Sverige och i ökenförhållandena i Förenade Arabemiraten kan växthus fortfarande vara det mest kostnadseffektiva sättet att odla.
Optimera
Vertikala gårdar kan till viss del lösa problemet med hög elförbrukning genom att optimera produktionen. Genom att optimalt anpassa LED-belysningen och färgen kan du påverka både odlingstiden och skördekvaliteten. Lantbruksproduktionskostnaderna kan också minska i takt med att gården blir mer automatiserad. Robotar som arbetar 24/7 för att applicera näringsämnen vid rätt tidpunkt, övervaka tillväxtutbytet och skörda när plantan är mogen kan vara en dyr startinvestering.
Men med tiden tar robotarna upp kostnaderna genom sitt kontinuerliga arbete. Trots den höga efterfrågan på energi och det för närvarande begränsade utbudet av grödor som är billiga nog att odla, blir vertikalt jordbruk allt mer populärt. Även om det tar ett tag innan du också får dina jordgubbar från odlingsbehållaren i ditt område.
En källa: https://innovationorigins.com