مزرعه عمودی چیست؟

به گزارش رکنا، مزرعه عمودی  از لامپ‌های LED استفاده می‌کند که کاملاً قابل تنظیم هستند.

کشاورزی به صورت متداول در زمین‌های زراعی یا گلخانه‌های مرسوم انجام می‌شود. با این حال سیستم کشاورزی عمودی می‌تواند امکان کشت گیاهان دارویی، سبزیجات مصرفی روزانه و برخی از محصولات کشاورزی را در مقیاس و کیفیت بالا تولید کند. با وجود این، یک شرکت اسکاتلندی به تازگی توانسته راه‌های بهتری برای افزایش بازدهی این سیستم زراعت پیدا کند.

از بیرون مانند انباری بلند و فلزی است، اما وقتی از ورودی بزرگ و عایقی که مانع ورود حشرات می‌شود داخل می‌شوید، فضایی لوله‌ای‌شکل پدیدار می‌شود. راهرو مرکزی با 2 جفت برج اشغال شده است. روی هر کدام از برج‌ها بیش از 2 جین طبق قرار داده شده که روی آنها توت‌فرنگی، کلم‌پیچ، کاهوی قرمز و گشنیز تولید می‌شود. روی هر طبق نورهایی با رنگ‌های متفاوت تابیده می‌شود که بیشتر آنها ارغوانی یا آبی‌رنگ هستند. مسئول این گلخانه «داگلاس الدر» نام دارد. او با استفاده از نرم‌افزاری که روی گوشی خودش نصب کرده و اندکی کار ماشینی می‌تواند هر کدام از طبق‌ها را برای بازبینی از ردیفی که در آن قرار دارد خارج کند.

داگلاس الدر مدیر محصول شرکت «راه‌حل‌های رشد هوشمند» (IGS) است، شرکتی که در حوزه کشاورزی عمودی فعالیت می‌کند و در منطقه اینورگوری در اسکاتلند واقع شده است. هر کدام از برج‌های 9 متری در واحد نمایش تحت نظارت او حدود 40 متر مربع فضا اشغال می‌کند، اما با انبار کردن طبق‌ها روی هم، هر برج می‌تواند حدود 350 متر مربع فضای کشاورزی فراهم کند. آقای الدر، 2 مرتبه با استفاده از تلفنش می‌تواند نور حدود هزار لامپ دیود (LED) را که بالای هر طبق نصب شده تغییر دهد. نرم‌افزار او همچنین می‌تواند دما، رطوبت، سیستم تهویه و هیدروپونیک (سیستم آب دادن گیاهان بدون خاک و با استفاده از آب و مواد مغذی) را کنترل کند. آقای الدر می‌گوید که او می‌تواند صرفاً با استفاده از تلفن تمام کارهای این مزرعه را تقریباً به تنهایی انجام دهد.

تامین انرژی گلخانه

کشاورزی عمودی به این شکل، فی نفسه ایده جدیدی نیست. ریشه این اصطلاح به 1915 بازمی‌گردد. اگرچه یک سده طول کشید تا این ایده کاربرد تجاری پیدا کند، اما این کسب‌وکار اکنون در حال اوج گرفتن است. سافت‌بانک یک شرکت ژاپنی، اریک اشمیت رئیس سابق گوگل و جف بزوس بنیان‌گذار آمازون حدود 200 میلیون دلار در شرکت پلنتی (Plenty) سرمایه‌گذاری کردند. پلنتی یک شرکت کشاورزی عمودی در سان‌فرانسیسکو است. ماه ژوئن، اوکادو (Ocado) یک شرکت خواربارفروشی آنلاین 21.3 میلیون دلار در کسب‌وکار کشاورزی عمودی سرمایه‌گذاری کرد تا بتواند داخل انبارهای توزیع خود محصولات تازه تولید کند.

سود سرمایه‌گذاران همزمان با وعده تکنولوژی برای تبدیل کشاورزی عمودی به «کارخانه‌های گیاهان» در حال رشد است. لامپ‌های های‌تِک LED در واحد‌های نمایش شرکت IGS به گونه‌ای بهینه شده‌اند که از اتلاف حتی یک پرتو نور جلوگیری می‌کنند. سیستم‌های هیدروپونیک و بازیافت این امکان را فراهم می‌کنند که تنها آب هدررفته سیستم، آب درون خود گیاهان خواهد بود. برج‌ها مدولار هستند؛یعنی حجم و اندازه آنها قابل تغییر است. بخش عمده‌ای از سیستم‌هایی که شرکت IGS امیدوار است اوایل سال آینده به مشتریان خود تحویل دهد دست‌کم شامل 10 برج است.

با این حال، همچنان عده‌ای از مردم تردید می‌کنند که سیستم کشاورزی عمودی چه چیز جدیدی می‌تواند به آنها عرضه کند که گلخانه‌های رایج قدیمی نمی‌توانند. مزارع عمودی، بی‌شک فشرده‌تر هستند- امتیازی خصوصاً برای افرادی که در شهر ساکن‌اند و به دلیل قیمت بالای زمین محدودیت مکانی دارند. فروش محصولات تازه برای مردم شهرنشین یکی از فرصت‌های ویژه کشاورزی عمودی تعریف شده است. با وجود این، گلخانه‌ها نور و بخش عمده گرمای خود را رایگان و با خورشید تامین می‌کنند. ویراجی پوری، یکی از بنیان‌گذاران «کاتم گرینز»، شرکت کشاورزی شهری که در نیویورک و شیکاگو روی بام خانه‌ها فعالیت‌های گلخانه‌ای انجام می‌دهد، معتقد است گلخانه‌های جدید نیز می‌توانند با استفاده از LEDهایی که انرژی آنها با نور خورشید تامین می‌شود، فعالیت و فصل رشد را طولانی‌تر و با سیستم‌های هیدروپونیک از اتلاف آب جلوگیری کنند.

بزرگ‌ترین مشکل کشاورزی عمودی هزینه بالای برق لازم برای راه‌اندازی لامپ‌های LED است. این بدان معناست که این روش در محصولات مصرفی نظیر سبزیجات و گیاهانی که مصرف روزانه افراد است سوددهی بالا دارد، اما برای مصارف گسترده‌تر و در مقیاس کارخانه‌ای، هزینه‌ها به شدت بالاست. لوئیس آلبرایت، استاد بازنشسته بیولوژی و مهندسی محیط‌زیست در دانشگاه کورنول آمریکا در سال 2014، گفت بر اساس محاسباتش هزینه یک قرص نان که گندم آن از طریق کشاورزی عمودی تولید می‌شود حدود 23 دلار است، در حالی که این مقدار برای نان‌های معمولی حدود 1.96 دلار است.

صرفه‌جویی در برق

یکی از راه‌های کاهش مصرف الکتریسیته استفاده از لامپ‌های LED‌ است که تنها نورهای مورد نیاز گیاهان را تولید می‌کنند و نه کل طیف رنگ سفید را. گیاهان سبز هستند چون برگ‌هایشان حاوی کلروفیل است؛ ماده‌ای که نور سبز (وسط طیف رنگی) را منعکس می‌کند اما از طول‌ موج‌های آبی و قرمز انتهای طیف برای فتوسنتز بهره می‌گیرد.

مزرعه عمودی درواقع اینورگوری این ایده را فراتر برده است. این مزرعه از لامپ‌های LED استفاده می‌کند که کاملاً قابل تنظیم هستند. اگرچه این لامپ‌ها غالباً طول موج قرمز و آبی تولید می‌کنند، اما به گفته دیوید فارکوار، مدیرعامل شرکت IGS، محققان اکنون می‌دانند که رنگ‌های دیگر نیز نقش مهمی در مراحل گوناگون رشد گیاه بازی می‌کنند. استفاده از مقداری طیف رنگ سبز در زمان مناسب می‌تواند محصول بیشتری تولید کند. به همین ترتیب، استفاده از مقداری پرتو مادون قرمز در موقع مناسب می‌تواند باعث افزایش کیفیت شاخ و برگ گیاهان شود. این لامپ‌ها همچنین می‌توانند ترکیب‌های متعددی از طیف‌های قرمز و آبی تولید کنند.

شرکت IGS برای استفاده بهینه از این LEDها سیستم توزیع برق کم‌ولتاژی را تولید کرده است. به گفته آقای فارکوار، این سیستم در مقایسه با سایر مزارع عمودی می‌تواند هزینه انرژی را تا 50 درصد کاهش دهد. در نتیجه، تمام برج‌ها می‌توانند سالانه 15 تا 25 تن سبزیجات، برگ‌های سالادی، میوه و گیاهان دارویی تولید کنند. این شرکت ادعا می‌کند با داشتن فضایی برابر با گلخانه‌های متداول- برابر به لحاظ عمودی- و مجهز به سیستم‌های گرمادهی و نوردهی تکمیلی حدود 2 تا سه برابر این گلخانه‌ها بازدهی دارد و نسبت هزینه به کیلوگرم این سیستم تقریباً با سیستم‌های متداول فعلی برابر است.

یکی از مشاغلی که در واحد اینورگوری وجود دارد، توسعه برنامه نوردهی به محصولات است. شغل دیگر توسعه الگوریتم‌های کنترل آب‌وهوا، به صورت جداگانه، برای هر محصول است.

تمام فرایندهای طی‌شده در این مزرعه با هدف افزایش بیشتر کارایی مهندسی شده است؛ به عنوان مثال، سیستم آبیاری به آب جمع‌آوری‌شده از باران بستگی دارد. این آب تصفیه‌شده و تمیز است و تنها پنج درصد آن برای هر برداشت تلف می‌شود (که بیشتر آن در خود گیاهان جمع می‌شود). افزون بر این، سیستم تهویه به صورت مداربسته عمل می‌کند و گرمای اضافی لامپ‌های LED را جمع‌آوری و همزمان سطح رطوبت و اکسیژن هوا را مدیریت می‌کند.

این سیستم با کاهش هزینه‌های جاری می‌تواند کشت محصولات زراعی به روش عمودی را بسیار پربازده و سودآور کند. این شرکت تاکنون موفق به کشت سبزیجات ریشه‌ای نظیر تربچه و شلغم شده است. شاید تولید محصولات عمده زراعی نظیر گندم و برنج به صورت کشاورزی عمودی بی‌معنا به نظر برسد و تولید سبزیجات بزرگ‌تر و سنگین‌تر دشوار باشد؛ یعنی رشد محصولاتی نظیر سیب‌زمینی‌‌های بزرگ، با تکنولوژی‌های فعلی، احتمالاً از دستور کار خارج است.

به گفته کالین کمپبل، رئیس موسسه جیمز هاتون، یک مرکز تحقیقاتی تحت حمایت دولت اسکاتلند، سیب‌زمینی‌های بذری گزینه مناسبی برای کشاورزی عمودی هستند. این مرکز پژوهشی در همسایگی شرکت IGS‌ قرار دارد و با آن همکاری می‌کند. به گفته دکتر کمپبل، زمین‌های زیادی در جهان هستند که از مشکل رو به رشد آفات و بیماری‌هایی نظیر نماتدهای سیست سیب‌زمینی رنج می‌برند. او می‌گوید در محیط کنترل‌شده کشاورزی عمودی آفت‌ها و بیماری‌ها را می‌توان از میان برد و سیب‌زمینی بذری را با بهره‌وری بالاتر از محیط نامساعد زمین‌های کشاورزی تولید کرد.

پژوهشگران این موسسه همچنین متوجه گیاهانی هستند که خصوصاً در فضای بسته محصول بهتری تولید می‌کنند، از جمله انواع قدیمی گیاهان زراعی که می‌توانند سیستم‌های سخت کشاورزی را تحمل کنند. دکتر کمپبل با اشاره به بانک ژن موسسه امیدوار است بتواند میوه‌ها و سبزیجاتی را پیدا کند که مدت‌هاست فراموش شده‌‌اند و می‌توان آنها را در کشاورزی عمودی بار دیگر تولید کرد.

این اتفاقات می‌تواند خوشحالی غذادوستان را برانگیزد و طعم‌های جدید و فراموش‌‌شده را بار دیگر احیا کند. حتی ممکن است مغازه‌داران انواع گیاهان عجیب را در مغازه‌های خود قرار دهند. در برلین، شرکتی به نام «اینفارم» (Infarm) با فروشگاه‌ها، انبارها و رستوران‌ها از راه دور همکاری و برای آنها گیاهان دارویی و سبزیجات سالادی تامین می‌کند که از جمله آنها می‌توان به ریحان ژنوی و نعناع پرویی اشاره کرد.

در مجموع کشاورزی عمودی شاید نتواند غذای مردم جهان را تامین کند، اما می‌تواند محصولات تازه برای افراد بیشتری فراهم کند. شاید با گسترش سیستم‌های کشاورزی عمودی سرانجام نسخه‌های مینیاتوری برای استفاده خانگی نیز تولید شود، چیزی در اندازه‌ گلدان‌های دم پنجره‌ که می‌تواند امکان تهیه بعضی از سبزیجات تازه را برای مصرف روزانه خانواده‌ها فراهم کند.