Hogyan működik?
Alapvetően zárt térben és szabályozott környezetben zajlik a vertikális vagy sokemeletes gazdálkodás (vertical farming, VF). Egy jól működő rendszer a lehető legkedvezőbb környezetet nyújtja a növények fejlődéséhez, függetlenül a tényleges időjárástól. Így egész évben tud termelni – ez kell is a gazdaságos működéshez, a bevételek egyenletes szintjéhez.
A világ legnagyobb függőleges farmja, a Bustanica évi 1000 tonna friss zöldséget termeszt és 250 millió liter vizet spórol. Alapítója a Crop One cég és a 100 légitársaságot ellátó Emirates Flight Catering.Fotó: Crop One
Emellett a talajmentes vertikális gazdálkodás számos előnnyel jár, mint például a kis területigény, a terméskiesés alacsony kockázata, a talajerózió és nitrátterhelés csökkentése és optimális esetben az ökológiai fenntarthatóság. Ám egyelőre a növények szűk körét éri meg több szinten, talaj nélkül termeszteni, ilyenek a salátafélék, mikrozöldségek, egyes fűszernövények, paradicsom, földi eper, retek, esetleg paprika – és ezeken kívül néhány pesti pincében (Bedrock.farm Kft.) még a cukorborsó is.
Modern technológiákat bevetve a VF központi rendszere minden olyan paramétert figyel, amely befolyásolja a növények fejlődését. Intelligens szenzorok ellenőrzése alatt áll a hőmérséklet, fénymennyiség, a szén-dioxid- és oxigénszint, továbbá a páratartalom tápanyag-koncentráció. Mesterséges intelligenciával támogatott kamerákkal pedig folyamatosan ellenőrizhető a növények állapota, egészsége.
Tápanyag-adagolás
Minden emeletre eljuttatják az adagolórendszerek a szükséges tápoldatot. A tálcák vagy vályúk belsejében elhelyezett szondák mindig informálnak a pH-értékről, EC-szintről (elektromos vezetőképesség), ellenőrzik a tápanyag-koncentrációt, vízhőfokot és még sorolhatnánk. A tápoldat precíz felügyelete és az automatizált adagolás csökkenti a növényi sokk vagy a növekedés visszaesésének kockázatát.
Világítás
Fotó: Sky Greens
Ahol természetes világítás nélkül zajlik a zárt téri gazdálkodás (indoor-farming), ott csak mesterséges fényforrás élteti a növényeket. Ám a növekedés minden szakaszában más és más megvilágításra van szüksége a növénynek. Általában háromféle fényforrást használnak: LED-lámpákat, nagynyomású nátriumgőz izzókat (HPS) és fénycsöveket (régebbi neve fluoreszcens vagy F-cső, közkeletűen, de tévesen neoncső). A LED-lámpák hőtermelése kicsi, élettartamuk hosszú és energiatakarékosak. Míg a kifejezetten beltéri gazdálkodáshoz tervezett fénycsövek szintén igen hatékonyak és szintén kevés hőt termelnek. A HPS pedig elősegíti a virágzást és a termést, de lassíthatja a növekedést a korai szakaszban.
Ám a világításhoz szükséges energia így is komoly költségtényező, ezért egyre gyakrabban „beengedik” a természetes fényt is. Ehhez például mozgó tálcákra (vagy vályúkba) kell telepíteni a növényeket. Ilyen a Sky Greens hidraulikus hajtású, páternoszter jellegű rendszere, ami Szingapúrból ered, de Kanadában és az USA-ban is működik.
Levegő összetétetele
Vertikális gazdálkodáshoz fent kell tartani az ideális szén-dioxid-koncentrációt (800–1000 ppm), ez elősegíti a gyors növekedést és fokozza a termelékenységet. A CO₂-kijuttatás egyik leginkább költséghatékony módja, hogy a gázt mikrocseppek formájában közvetlenül a növény leveleibe juttatják egy fölöttük lévő párásító rendszerből. Emellett a többszintes farmokban megfelelő légáramlást kell fenntartani, csökkentve a hő- és páratartalom felhalmozódását a termőterületen (fertőzésveszély csökkentése). Továbbá párátlanító rendszert használnak a fölösleges nedvesség eltávolítására.
Sterilizálálás
Szigorú fertőtlenítési protokollt kell betartani ahhoz, hogy egész évben biztosítsák a növényvédőszer-mentes termelést. Az általános módszerek közé tartozik a kémiai fertőtlenítés, UV-fénnyel és ózonnal végzett fertőtlenítés. Utóbbi kettő vegyszermentesen pusztítja el a mikroorganizmusokat, gombákat, vírusokat. A kémiai fertőtlenítés magában foglalja a padlók, a felszerelések és egyéb eszközök sterilizálását.
A vertikális gazdálkodás főbb típusai
1. Hidropónia
Talaj helyett más anyagokat, például kavicsot, perlitet alkalmaz a hidropónia a makrotápanyagok jobb felszívódásához és a növények gyökereinek támasztékaként. Öntözés és trágyázás helyett pedig tápoldat jut a gyökerekre. A hidropóniás (vagy hidroponikus) farmok 90%-kal kevesebb vizet használnak fel a szabadföldi gazdálkodáshoz képest, és elrendezéstől függően akár tízszer több növény termeszthető egységnyi helyen. Ez a módszer különösen előnyös a száraz éghajlatú, valamint a gyenge talajminőségű régiókban.
2. Aeropónia
Ez a NASA amerikai űrhivatal által az 1990-es években kifejlesztett megoldás egyre inkább elterjed. Az aeroponikus rendszer a szabadon lógó gyökérzetre ködpáraként juttatja a tápanyagot és vizet. Ehhez többféle eljárást használnak: alacsony és magas nyomású vagy ultrahangos porlasztást.
Jó eredményeket értek el vele gyökérzöldségek, burgonya és gyökerük miatt fontos gyógynövények termesztése során. Egyéb növényeknél főleg a dugványok gyökeresítésre alkalmas. Aeropóniával akár 95%-os vízmegtakarítás érhető el a szabadföldi gazdálkodáshoz képest.
3. Akvapónia
Ötvözi az akvakultúrát és a hidropóniát, ahol a halak által termelt, tápanyagban gazdag „haltrágyát” és a haltáp maradékát hasznosítják a vertikálisan termesztett növények. Majd a megtisztult vizet visszavezetik az akváriumba. Ilyen rendszerben csökkennek a növények gyökérbetegségei, emellett halhús is termelhető. Az akvapónia előnyei közé tartozik a kevesebb erőforrás, továbbá a természetes körforgáson alapuló, környezetbarát módszer.
Zöldség és hal egyszerre
Magyarországon még csak kísérleti jelleggel működnek akvapóniás telepek. De akad tucatnyi „háztáji” megoldás, amellyel saját célra termelnek. Ehhez passzív üvegházakat használnak, ami a napsütésen kívül szinte semmi energiát nem igényel. Közben Európa legnagyobb akvapóniás létesítményét építik a csehországi Brno városban, ahol 3 ezer m²-en máris teremnek zöldségfélék, alattuk halak úszkálnak. Amint a két további egység is elkészül, évi 760 tonna zöldséget és 320 tonna halat fognak leszedni, illetve kihalászni.
Hátrányok, károsítók, költségek
Persze jócskán akad hátulütője az emeletes – vagy a pusztán csak csak talaj nélküli – növénytermesztésnek. Induló költsége magas, és ha kiválasztottunk egy bizonyos technológiát, menet közben igen nehéz lecserélni. Jelentősek a működési kiadások: szakszemélyzet, pedáns tisztaság, energiadíjak, palackos szén-dioxid.
Ehhez jön még a műszaki berendezések és az informatikai rendszer karbantartása, frissítése. Egy áramszünet vagy a tápanyag- és vízadagolás leállása komoly károkat okoz. Teljesen zárt rendszerben a beporzást kézzel, esetleg mikrodrónokkal kell elvégezni. A gazdaságosan termeszthető növények köre pedig még erősen korlátozott. Az üvegházakat fenyegető károsítók itt is megjelenhetnek, főleg a fuzárium és a peronoszpórafélék. (A gyökérpusztító Pythium ultimum ellen hasznos baktérium a Pseudomonas chlororaphis.)
Ha van olcsó energia…
Ám ne feledjük, hogy hazánkban a termálvíz – mint állandó és olcsó hőforrás – már jól bevált az üvegházaknál. Ahol pedig más termelési folyamatban elegendő hulladékhő keletkezik, ott szintén érdemes megfontolni egy vertikális farm létesítését.
Ha pedig kellő mennyiségben áll rendelkezésre biogáz, ott egy kapcsolt kiserőmű – amely hőt és villamos energiát is termel – alaposan lenyomhatja a függőleges gazdálkodás költségét. Az új beltéri gazdaságok pedig olyan csúcstechnológiájú üvegházakat létesítenek, amelyek főként a természetes napfényre alapoznak, így energiatakarékosak.
Már ma is városokban él a világ lakosságának több mint fele (kb. 4 milliárd fő). Mivel az urbanizáció megállíthatatlan folyamatnak ígérkezik, globális szinten a városlakók száma 2050-re elérheti a 7 milliárd(!) főt. Ez veszélyezteti az ellátást és az élelmiszer-biztonságot, mivel csökkenti az értékes termőterületeket. Egy tanulmány szerint a globális urbanizáció 2030-ra hozzávetőleg 1,8-2,4%-os termőterület-csökkenést és a növénytermesztés 3-4%-os visszaesését eredményezné világszerte. Ezért nagy szükség van innovatív gazdálkodási módszerekre, hogy kielégítsék a több és jobb élelmiszer iránti igényt.
