Вертикальные фермы: в будущем каждый сможет выращивать пищу дома. Как создать вертикальную ферму в городе Вертикальные фермы для выращивания овощей

Городские cклады, заброшенные и высотные здания являются последним местом, где вы ожидали бы найти источник зеленой революции. Тем не менее, от Сингапура до Пенсильвания, вертикальные фермы обещают реализовать инновационный и экологический способ накормить растущее городское население.

Самая большая вертикальная ферма открыла магазин в городе Скрэнтон, штат Пенсильвания. Построенный специалистами из Green Spirit Farms в Нью- Буффало, магазин имеет один уровень площадью в 3,25 га, но на нем устанлены высокие полки, на которых будут развиваться около 17 миллионов растений, их число постоянно растет.

Цель вертикальных ферм – решение основных проблем, возникающих при выращивании культур в засушливых зонах и на бесплодных х, расположенных на сотнях километрах вдали от городских центров. Вместо этого, Диксон Despommier, эколог их Колумбийского университета в Нью-Йорке, оддержавший идею вертикальных ферм еще в 1999 году, предположил, что пища должна ежегодно выращиваться в городских высотных зданиях, что также снизит уровня загрязнения от выбросов углекислого газа, возникающих при перевозке фруктов и овощей.

Растения получают свои питательные вещества через воду, использование гидропоники и светодиодов, имитирующих солнечный свет. Их содержание не трудно, потому что полки с растениями автоматически поворачиваются таким образом, что каждое растение получает необходимое количеств света, а автоматические водяные насосы обеспечивают равномерное распределение питательных веществ.

"Весь процесс можно контролировать с помощью смартфонов фермера", - рассказывает Дэниел Kluko, менеджер компании GSFs R&D. Он уточняет, что новая ферма в Скрэнтон будет ежегодно выращивать 14 видов зеленого салата, капусту Брунколь, помидоры, перец, базилик, клубнику. Ее мощность будет почти в 10 раз выше, чем первой вертикальной фермы, открытой в 2011 году в Нью- Буффало.

Сторонники идеи видят в вертикальных фермах способ накормить растущее городское население. По прогнозам ООН, к 2050 году, 86 % граждан развитых стран будут жить в городах. Запасы продовольствия станут более надежными, потому что производство будет развиваться даже при неблагоприятных погодных условиях. В то время как фермеры защищают свои урожая от внутренних вредителей, вертикальные фермы не нуждаются в гербицидах или инсектицидах. Кроме того, вода в них сохраняется гораздо лучше, чем при традиционном сельском хозяйстве.

Главная ферма GSF была построена после того, как засуха поразила многие районы в США, нехватка воды представляет собой огромную проблему. Мы разработали фермы и в целях рециклинга, так как они используют на 98% меньше воды, чем традиционное ", - говорит Kluko. Это делается путем сбора воды из атмосферы с помощью осушителя, устройства, выполняющего двойную роль, так как избыток влаги может привести к таким проблемам, как появление плесени на листьях.

Большинство вертикальных ферм функционирует при естественном освещении. На солнечных территориях Сингапура фермы предпринимателя Джека Ng не нуждаются в искусственном освещении. Его ферма со стеклянными стенами, расположенная на 4 этажах, содержит мобильные стеллажи, на которых выращивают китайскую капусту и салат, поднимающиеся вверх с помощью малого генератора.

С другой стороны, в Японии компания Nuvege владеет фермой в провинции Киото, расположенной в здании без окон. Ферма была открыта в бывшем ангаре для самолетов, где светодиоды регулируют два типа хлорофилла, один из которых предпочитает красный свет, а другой - голубой. Используя эту регулировку, можно выращивать растения в любом месте", - отмечает Диксон Despommier. Nuvege производит 6 миллионов растений зеленого салата в год для клиентов Subway и Токио Диснейленд.

Этот процесс предполагает высокий уровень потребления электричества. Светодиоды эффективны только на 28 %, а это значит, что производство является дорогостоящим и вертикальные фермы имеют мало шансов на существование в регионах, где выращивание овощей не стоит больших затрат. Тем не менее, голландские инженеры от Philips создали светодиоды с эффективностью 68%, что позволит значительно сократить затраты.

Новые исследования показывают, что растения не требуют постоянного искусственного света. Despommier считает, что мы можем использовать свет, который меняет свою интенсивность в течение всего дня, варьируя от искусственного рассвета до заката. Подражение этим изменениям уменьшит количество используемого электричества. Такие идеи уже воплощаются GSM , где инфракрасные светодиоды имитируют 5 минут заката в конце каждого дня. У перца и помидор период цветения наступает быстрее", - говорит Kluko.

Прогресс вертикальных ферм может наступить также благодаря другим источникам. Научно-исследовательское агентство США D.A.R.P.A. использует 18 -этажную вертикальную ферму в Техасе для выращивания генетически модифицированных растений, которые производят белки для вакцин. Трудности также играют свою роль. Цунами, которое вызвало ядерную аварию в Fukoshima в 2001 году, привело к инновациям, так как многие облученные сельскохозяйственные районы больше не могут использоваться по назначению.

"Фукусима оказала большое влияние на данную область, - утверждает Despommier . Прежде чем платить за покупки, люди проверяли продовольственные товары на детекторе радиоактивного излучения Гейгера".

Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП о существующих экопоселениях, Родовых поместьях, их истории создания и все об экодомах вы можете найти там, где вам максимально удобно

С осени 2016 года Кимбал Маск и его коллега Тобиас Пеггс планируют запустить проект Square Roots, который поможет начинающим бизнесменам освоить принципы ведения инновационного сельского хозяйства.

Предприниматели создадут вертикальные фермы внутри 10 морских контейнеров площадью около 29 кв. м каждый. В контейнерах будет выращиваться "органическая" зелень, и каждая мини-ферма будет находиться под управлением молодого предпринимателя. Подобная схема позволит начинающим бизнесменам получить опыт ведения сельского хозяйства и научит извлекать прибыль из этого бизнеса.

На вертикальной ферме Маска и Пеггса будет применена технология, используемая в стартапах Freight Farms и ZipGrow. Один контейнер Square Roots по урожайности соответствует 80 соткам сельхозугодий.

Вертикальная ферма имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным земледелием. На таких фермах расходуется на 80% меньше воды, чем на обычных. Важно, что вертикальные фермы позволяют выращивать свежую зелень прямо в пределах города, то есть в местах концентрации рабочей силы и потребителей.

Если Square Roots проявят себя хорошо, то подобные предприятия будут строиться в пределах Нью-Йорка и других городов США.

Вертикальные фермы могут стать новым перспективным видом технологического бизнеса в сельском хозяйстве. В настоящее время в США помимо Square Roots запущено несколько тестовых площадок, которые проверят коммерческий потенциал технологии.

В частности, крупные инвесторы, Goldman Sachs и Prudential Financial, вложили $39 млн. в вертикальную ферму AeroFarms в Ньюарке, США. Эта ферма, размещенная на складе, обещает стать крупнейшей вертикальной фермой в мире. С ноября AeroFarms планирует сотрудничать с поставщиком "органических" продуктов Farmigo и продавать зелень в продуктовых магазинах Нью-Йорка.

AeroFarms планирует выращивать 900 тонн свежей зелени в год без пестицидов и солнечного света. Это в три раза больше зелени, чем можно вырастить на традиционных сельхозугодьях сопоставимой площади. Ферма оснащена умной системой, контролирующей условиях на стеллажах с растениями: влажность почвы, уровень освещенности и другое. На фермах AeroFarms будет использоваться на 95% меньше воды и на 50% меньше удобрений, чем при традиционном растениеводстве. При этом можно будет позиционировать продукцию как "органическую", так как при выращивании не будут использоваться пестициды и гербициды, ведь внутри склада нет ни вредителей, ни сорняков.

Подобные проекты на стыке традиционной продовольственной индустрии и высоких технологий привлекают внимание инвесторов благодаря высокому коммерческому потенциалу, который может быть реализован в ближайшие годы. Экономия на логистике и высокая производительность могут стать основой успешного бизнеса вертикальных ферм.

Разработал автоматизированную систему выращивания растений под фиолетовой LED-подсветкой. Фиолетовый свет создается за счет сочетания синих и красных ламп, которые формируют идеальные условия для роста урожая. Растения помещаются в специальный субстрат. В отличие от земли, он содержит меньше бактерий, а более стерильные условия позволяют обходиться без пестицидов. Питательные вещества поступают вместе с водой по принципу гидропоники.

Система площадью 50 кв. метров сопоставима по производительности с 500 кв. метрами фермерского хозяйства, отмечает Phys.org . Урожай появляется в 2-3 раза быстрее, чем на открытом воздухе. Таким образом, вертикальные фермы оказываются в 10 раз эффективнее обычных. На 30 кв. метрах Urban Crops можно ежедневно выращивать 220 кочанов латука, используя лишь 5% воды, которая понадобилась бы для полива на традиционной ферме.

Как отмечают некоторые эксперты, в странах, вроде Бельгии и Франции, в вертикальных фермах нет большой необходимости, так как расстояние между городами и фермерскими хозяйствами не такое уж большое и свежую продукцию можно привозить ежедневно. В России или США такие системы могут быть более полезны.

В Америке на тренд уже отреагировали. Крупнейшая вертикальная ферма от Aerofarms расположена в Ньюарке, Нью-Джерси. Она занимает площадь 14 164 кв. метров и может производить более 900 000 кг листовых растений в год. Такая производительность сопоставима со 139 931 кв. метром фермерского хозяйства.

Технологией заинтересовалась и крупная американская торговая сеть Target. В январе совместно с Медиалабораторией МТИ она начала разрабатывать методики производства и реализации продуктов питания. К весне в некоторых магазинах Target будут оборудованы вертикальные фермы. Покупатели смогут самостоятельно собирать урожай или попросить у сотрудников помощи. В отличие от большинства вертикальных ферм, в Target хотят выращивать не только листовые овощи, но также помидоры, перцы и другие культуры. В рамках сотрудничества Target и МТИ также разрабатывают проект вертикальной фермы для жителей нескольких домов, сообщает Business Insider . Ферма площадью 743 кв. метров уже проходит испытания в Индии, на которой ученые пытаются выращивать хлопок.

Будущее сельского хозяйства - умное фермерство

Технологии

В Швеции Plantagon Agritechture и Sweco Architects представили проект 16-этажной вертикальной фермы в Линчепинге.

Немецкая компания занимается установкой вертикальных мини-ферм в берлинских супермаркетах и ресторанах. В них можно выращивать зелень и травы, но благодаря модульной системе в ферму также можно «подселить» помидоры, перец и другие культуры, которые хорошо растут в аквапонической среде.

Бизнес на еде всегда прибыльный. Однако до сих пор в классическом варианте он подвержен влиянию множества факторов, в том числе климатическим, которые нельзя предотвратить. Это одна из причин, по которой возникли вертикальные фермы. Мы , которые привели к их появлению, а также . В этой статье покажем, как открыть вертикальную ферму. Рассмотрим два варианта — для домашнего использования или мелкого бизнеса, а также — для крупных “вертикальных фермеров”.

Что нужно для фермы

Без этого не может существовать ни одна ферма, независимо от масштаба. В списке — основные составляющие бизнеса.

Помещение. Для домашнего производства достаточно террасы, балкона, чердака, подвала или свободной вертикальной стены в комнате. Крупному бизнесу придется позаботиться о производственном помещении (часто фермы открывают на заброшенных предприятиях), либо же купить передвижную контейнерную установку.
Архитектор. На начальном этапе бизнеса очень важно правильно все спроектировать, чтобы рационально использовать каждый кубический сантиметр пространства. Кстати, исходя из того, что амбициозные фермерские стартапы хотят уже в ближайшие пару лет открыть тысячи вертикальных “хозяйств” по всему миру, профессия архитектора ферм будет очень востребована. Во всяком случае, так утверждают некоторые футурологи.
Установка. Ее можно купить или сделать самому, если речь идет о мелком бизнесе.
LED-лампы. Искусственный свет заменит солнце растениям. Нужное количество светильников зависит от площади фермы и потребностей культур. Для масштабного бизнеса LED-лампы часто уже есть в комплекте фермерских установок. От их качества зависит, как долго они проработают и сколько электроэнергии используют.
Искусственный интеллект (ИИ). Специальное ПО контролирует рост и качество урожая, включает систему полива через заданный интервал времени. В зависимости от сложности, измеряет температуру и влажность воздуха. В особенно “продвинутых” моделях ИИ даже собирает урожай, тем самым минимизируя участие человека в процессе.

Плата за «солнце»

Кроме единоразовой покупки оборудования и обустройства пространства, нужно быть готовым к постоянным расходам. Наиболее существенной их статьей будет электроэнергия. Снизить ее можно путем использования новых “экономичных” светодиодов.

А вот платежи за воду будут минимальными. Ведь одна из “фишек” вертикальных ферм — это как раз небольшое использование жидкости. В зависимости от установки, экономия в некоторых случаях достигает 95%.

Сколько стоит вертикальная ферма для любителя

Чтобы открыть вертикальную ферму, нужны сельхоз “агрегаты”. Их цены в интернете очень разнятся. К примеру, гидропонную установку с системой орошения, микроконтроллерами и возможностью управлять через смартфон, можно купить за 550 долларов. Аэропонная ферма размером 2х1 метр стоит около 1500 долларов. Домашняя на 9 чаш — 200 долларов. Страны производители: Китай, Россия, Украина.

Можно создать мини-установку самому. Для этого найти в интернете схему и соорудить простейшую установку. Стартап Aquapioneers предлагает скачать на сайте чертеж домашней аквапоники — маленький аквариум и мини-ферма для зелени.

Поддоны для растений стоят около 0,9 доллара за штуку. Некоторые аматоры используют даже обычные пластиковые бутылки. Добавьте LED-лампы — цены от 80$.

Для системы полива понадобятся трубы: металл, пластик или полимеры. Как правило, такие установки работают без использования искусственного интеллекта. Однако, если есть ресурсы и знания, примитивный ИИ можно создать и самому.

Спроектировав размер фермы и выбрав составляющие в интернете, можно подсчитать, во сколько обойдется гидропоника своими руками.

Инвестиции в крупные вертикальные хозяйства

Для масштабного производства потребуется более “умная” и качественная ферма. Основные производители установок вертикальных ферм: Local Roots (производит фермы TerraFarm), Cyber Grow System, Fader Works, Fibonacci, AeroFarms, FreshBox Farms и другие. Стоимость установок колеблется от 1,5 тысяч до 2,5 млн долларов. Все зависит от размера, производительности фермы и “IQ” искусственного интеллекта.

Крупный бизнес не может содержать ферму усилиями одного человека. Поэтому при создании бизнес-плана нужно учитывать расходы на наемных сотрудников. Даже с учетом ИИ, как минимум, нужны люди, которые будут следить за аппаратурой.

Также стоимость зависит от вида установки — гидро-, аэро-, аквапоника или «гибриды».

Что можно выращивать

Для вертикального земледелия пригодны многие культуры. Самые распространенные — салат, шпинат, базилик, томаты, перец чили, травы, клубника и другие.

Некоторые “предприниматели” подобным способом выращивают марихуану. В одних странах — это лишение свободы. В других — при лицензировании и надлежащем контроле со стороны властей, — “золотая жила”. Все “за” и “против” инвестиций в каннабис смотрите в статье взгляд”.

Кроме овощей и ягод в вертикальных фермах можно разводить грибы, и даже морских животных — рыб, крабов.

Куда девать урожай

Вертикальные фермы очень производительны. Растения в них созревают в 2 раза быстрее, к тому же получать урожай можно круглый год.

Поэтому важно найти, где сбывать продукцию. Если речь идет о маленьком домашнем хозяйстве, то оптимальным будет продажа урожая на местных фермерских рынках. Это можно делать самостоятельно либо же отдать на реализацию в одиночные овощные бутики. Также можно стать поставщиком для ресторанов, кафе и других мелких учреждений питания, которые используют свежие овощи.

Если речь идет о более масштабном производстве, то стоит найти продавцов покрупнее — супермаркеты, сеть бутиков, бистро и так далее. Крупным фермерам нужно также продумать логистику и упаковку.

Еще один путь — зарегистрировать собственный бренд и продавать под ним “эко-салаты” или “чистейшую клубнику”.

Как определить цену

От того, насколько верно определена цена, зависит прибыльность фермы. Что учитывать, при расчете стоимости? Постоянные и переменные затраты.

Постоянные — это деньги, которые вы потратили на строительство фермы, покупку необходимого оборудования. Все это пропорционально распределяется на продукции под видом амортизации. Переменные — это расходы на оплату труда, ресурсы — вода, электроэнергия, транспортировка и упаковка.

Также немаловажный фактор — эксклюзивность выращиваемой культуры, как с точки зрения сезонности, так и распространенности в регионе вообще. Если культура «редкая», но популярная, — цена ее будет выше. При одинаковом количестве затрат это даст большую рентабельность.

Спрос решает многое

Рыночный спрос — еще один фактор, который влияет на цену. Если мало людей хотят покупать выращенную культуру, достойной прибыли не будет.

“Эксклюзивный”, но нужный для региона продукт может принести высокий доход. К примеру, листья мяты редко растут в США, Канаде и некоторых других странах. Однако эту культуру часто используют в кондитерке и напитках. Поэтому спрос и дефицит делают “мятные” стартапы перспективными в этих регионах.

Что касается окупаемости, то данные разнятся от полугода до двух лет. Все зависит от масштабов производства, цены установки и налаженности каналов сбыта.

Как заработать на тренде: еще один путь

Вертикальное земледелие полностью меняет концепцию сельского хозяйства. Пока речь не идет о полном отказе от традиционного фермерства. Однако, удобство и перспективность нового метода уже оценили многие бизнесмены.

Как еще “прикоснуться” к тренду, кроме как открыть свою ферму или инвестировать в существующие? Есть еще один способ, новаторский — самому создать установку. Их уже много. Однако, все еще есть поле для фантазии — как сэкономить воду, электроэнергию и минимизировать влияние человека на процесс созревания и сбора урожая. Несовершенно и разнообразие культур: еще никому не удалось подобным образом вырастить зерно или рис. И это слабое место «вертикального земледелия».

Можно “замахнуться” выше — спроектировать и построить “фермоскребы”, в которых будут жить или работать люди. Они будут кушать то, что выращено буквально “за стеной”. Это отдельный вид вертикального фермерства, который пока на стадии разработки.

Для этих новаторских способов нужны специалисты — инженеры, проектировщики ИИ и просто смелые “креативщики”. Кто вы в этом списке? Порой, достаточно быть просто инвестором, чтобы менять мир прямо сейчас.

Источники: ecotechnica.com.ua, makeinbusiness.com, hightech.fm, vedomosti.ru, 1000ideas.ru, academy.vertical-farming.net, verticalharvesthydroponics.com, university.upstartfarmers.com, urbanverticalfarmingproject.com, officelife.media, aliexpress.com. Подготовила Наталья Най

Вертикальная ферма — это относительно новое понятие, охватывающее достаточно широкий комплекс сельскохозяйственных технологий и архитектурно-строительных конструкций. Под вертикальной фермой сегодня может пониматься как обычная теплица, в которой растения располагаются в несколько ярусов, так и специальное многоэтажное сооружение — вплоть до 100-120 метровых небоскребов. Второй вариант, пока достаточно концептуален, однако предпосылки к его реализации в самом ближайшем будущем уже имеются.

В отличие от футуристических концепций вертикальных ферм, которыми в настоящее время заполнен интернет, проект Ilimelgo — абсолютно реален, прост в реализации и имеет относительно небольшой бюджет.

Основные направления развития вертикальных ферм

Вертикальные фермы и их устройство подразумевают использование различных инновационных технологий, повышающих урожайность и увеличивающих ежегодное количество сборов урожая. Как правило, для выращивания растений, кроме, традиционных методов, могут использоваться вертикальные гидропонные фермы или аэропонные.

Параллельно с развитием технологий вертикального выращивания растений, вертикальные теплицы становятся более энергоэффективными и частично независимыми от внешних энергоресурсов. В том числе:

максимально используются энергосберегающие строительные конструкции — в первую очередь, технологии остекления (многослойные стеклопакеты, специальные теплосберегающие пленки, исключение мостиков холода, эффективная теплоизоляция и т.д.);
использование альтернативных источников электроэнергии, главным образом, солнечных панелей;
внедрение установок для получения биогаза;
сбор и использование дождевых вод;
значительное снижение потребности растений в воде (до 70%) посредством внедрения технологий гидропоники.

Кроме этого, компактность и эстетический внешний вид позволяют размещать вертикальные фермы в границах города, и, более того — непосредственно у конченого потребителя — в жилых районах, рядом с крупным предприятиями питания и т.п. Современные концептуальные разработки, которые в самое ближайшее время будут реализованы, могут служить в, том числе, для озеленения и повышения архитектурной выразительности существующей городской застройки.

Центральный пролет сооружения перекрытий не имеет и обеспечивает естественное освещение через прозрачную кровлю.

Проект вертикальных ферм в Роменвилле

Государственный жилищный фонд французского города Роменвилль в 2016 году провел конкурс проектов многоярусных теплиц, которые, кроме своего прямого функционального назначения, хорошо бы вписывались в сложившуюся архитектуру городских районов.

По результатам конкурса победил вертикальной фермы проект парижского архитектурного бюро Ilimelgo. В отличие от футуристических концепций вертикальных ферм, которыми в настоящее время заполнен интернет, проект Ilimelgo — абсолютно реален, прост в реализации и имеет относительно небольшой бюджет.

Разрез вертикальной фермы

Архитекторы предложили возводить здания простой формы — прямоугольные в плане со скатной кровлей. Сооружения решены в монолитном железобетонном каркасе, а в качестве ограждающих конструкций предусматривается энергоэффективное остекление из многослойного поликарбоната. Наружная часть железобетонных конструкций утеплена.

Конструктивные элементы вертикальной фермы

Ограждающие конструкции оборудованы устройствами, улавливающими дождевую воду и отводящими ее в подземный резервуар для последующего использования. В остеклении предусмотрены открывающиеся проемы для естественной вентиляции пространства, а также мобильные затеняющие сетки.

Здания имеют по три пролета. Крайние пролеты имеют перекрытия, на которых располагаются растения в стандартных контейнерах с грунтом. Центральный же пролет перекрытий не имеет и обеспечивает естественное освещение через прозрачную кровлю.

Визуализация внутреннего пространства вертикальной фермы

Актуальность вертикального фермерства

В настоящее время острой необходимости в массовом строительстве вертикальных ферм еще нет. Однако, в самом ближайшем будущем такая необходимость обязательно появится. Согласно прогнозам, уже к 2050 году население нашей планеты приблизится к отметке 10 миллиардов — и подавляющее большинство людей будет жить в мегаполисах.

Размещение ферм непосредственно у потребителя, в городах — это единственный способ избавиться от бесконечных транспортных потоков, обеспечивающих доставку продуктов с полей, а также — от необходимости организации их складирования и реализации. При этом, курс на энергоэффективность, энергонезависимость и автоматизацию процессов, позволит обеспечивать население качественной, свежей и дешевой сельскохозяйственной продукцией круглый год.