Преди да допринесе напълно за производството на храни, трябва да се преодолеят предизвикателства, като високото потребление на енергия

Вертикалното земеделие е практика за отглеждане на растения на вертикално разположени слоеве в сграда. Това дава възможност да се отглеждат зеленчуци в близост до потребителите, например до супермаркет. Тъй като условията във вертикалната ферма са напълно контролирани, културите могат да се отглеждат и в екстремни условия, като пустини или студени и тъмни райони. Въпреки това, преди вертикалното земеделие да бъде приложено в голям мащаб, трябва да се решат няколко предизвикателства, като например високото потребление на енергия.

Според изследване, проведено от университета „Вагенинген", по-интелигентното използване на изкуствената светлина може да доведе до значителни икономии. Освен това се подобрява и здравето на растенията.

Във вертикалната ферма може да се контролира всеки детайл от условията на отглеждане. Това е важно за високия добив, доброто качество и ефективното използване на ресурсите, като вода и храна за растенията. Създаването на оптимални условия за културите изисква високи нива на потребление на енергия. Освен това, постоянните условия на околната среда също са характерни за много вертикални системи за отглеждане. Например, лампите, необходими за растежа на растенията, дават едно и също количество светлина всеки ден, а термостатът винаги остава на една и съща настройка. Изследователите стигат до заключението, че това често е ненужно. „Възприемането на по-динамичен подход може значително да намали разходите за енергия, докато развитието на растенията остава същото или дори се подобрява", казва Лео Марселис от Университета Вагенинген.

Променлив план за осветление

Според изследователите осветлението играе ключова роля: растенията се нуждаят от светлина за фотосинтезата, а различните дължини на светлинните вълни, които възприемаме като цветове, влияят по различни начини върху растежа на растенията.

„Тъй като растенията не винаги се нуждаят от една и съща светлина за оптимално развитие, динамичният контрол на околната среда осигурява по-добър отговор на специфичните нужди на растенията в различни моменти. Това води до по-добър растеж и качество на растенията", казва Марселис. Той също така дава възможност за интелигентен отговор на колебанията в цените на енергията, като се използва повече електроенергия, когато тарифите са ниски, и по този начин се спестяват разходи.

Динамичният контрол на околната среда повишава ефективността на вертикалното земеделие, като увеличава вероятността този метод на отглеждане да се превърне в жизнеспособна алтернатива на оранжерийното земеделие в бъдеще.

Разработване на модела

Изследователите разработват модел, като използват знания за физиологията на растенията, съчетани с нови сензори, и техники за моделиране. Освен това са използвани растителни видове, отглеждани специално за вертикално отглеждане. Компютърният модел е разработен така, че да поддържа постоянна фотосинтеза на растенията през целия ден, като същевременно минимизира разходите за електроенергия. Изследването показва, че само чрез промяна на интензивността на светлината в рамките на деня е възможно да се намалят разходите с 12%.

Изследователите са проучили и влиянието на променливия интензитет на светлината върху растежа на листни зеленчуци като спанака, които често се отглеждат във вертикални системи за култивиране. Те не са открили отрицателни ефекти, дори когато растенията са били изложени на неравномерно променящ се интензитет на светлината вместо на фиксиран модел.

Възможности за оранжерийно градинарство

Факторите за отглеждане, като интензивност на светлината и температура, могат да се контролират динамично и в традиционните оранжерии, където все повече се използват устойчиви енергийни източници, като слънчева и вятърна енергия. Непостоянната наличност на тези енергийни източници води до големи колебания в доставките и цените на електроенергията. Както оранжериите, така и системите за вертикално отглеждане могат да извлекат ползи, като реагират на тези колебания.

Разработване на нови сортове

Новите сортове, разработени специално за системите за вертикално отглеждане, могат да помогнат за повишаване на рентабилността на вертикалното земеделие. Тези сортове могат да бъдат специално адаптирани към условията в контролираната среда. Освен това това дава възможност, в по-голяма степен отколкото при съществуващите сортове, да се акцентира върху подобряването на вкуса и хранителната стойност, а не върху твърдостта и срока на годност, което често е било в центъра на вниманието досега.

Преди вертикалното земеделие да допринесе напълно за производството на храни, трябва да се преодолеят и други основни пречки, казват изследователите. Много от предложените решения все още не са широко тествани, например. Освен това фермерите, използващи вертикални системи за отглеждане, се нуждаят от добри сензори и модели за оптимален контрол на факторите на околната среда. „Ако динамично контролираме факторите на околната среда във вертикалните ферми, можем да намалим както потреблението на енергия, така и разходите. Това от своя страна ще увеличи рентабилността и устойчивостта на тези ферми", заключава Марселис.