آسمان خراش های تولید غذا

مقدمه

با افزایش سریع جمعیت جهان که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰ به ۱۰ میلیارد نفر برسد، تقاضا برای غذا تا ۷۰ درصد افزایش خواهد یافت. از سوی دیگر، منابع طبیعی مانند آب و زمین کشاورزی در حال کاهش هستند و تغییرات اقلیمی نیز تولید محصولات کشاورزی را با مخاطره مواجه کرده است. در این شرایط، کشاورزی عمودی به عنوان یک پارادایم جدید در تولید غذا، توجهات زیادی را به خود جلب کرده است.

کشاورزی عمودی چیست؟

کشاورزی عمودی روشی است که در آن محصولات کشاورزی در لایه‌های عمودی و معمولاً در محیط‌های بسته مانند ساختمان‌ها، گودال‌ها یا کانتینرها کشت می‌شوند. این سیستم‌ها اغلب از تکنیک‌های هیدروپونیک (کشت در آب)، آئروپونیک (کشت با مه‌ی مواد مغذی) یا آکواپونیک (ترکیب کشت ماهی و گیاه) استفاده می‌کنند. نور مورد نیاز گیاهان نیز از طریق چراغ‌های LED با طیف‌های نوری خاص تأمین می‌شود.

مزایای کشاورزی عمودی

صرفه‌جویی چشمگیر در مصرف آب کشاورزی عمودی تا ۹۵٪آب کمتری نسبت به کشاورزی سنتی مصرف می‌کند. آب در یک سیستم چرخه‌ای بسته استفاده می‌شود و تبخیر و هدررفت آن به حداقل می‌رسد. این سیستم با بازیافت مداوم آب، امکان کشت محصولات را حتی در مناطق خشک و کم‌آب فراهم می‌کند.

افزایش بازدهی در واحد سطح با کشت در چندین طبقه،می‌توان در یک متر مربع، ده‌ها برابر بیشتر از یک مزرعه معمولی محصول برداشت کرد. برای مثال، یک مزرعه عمودی به مساحت یک هکتار می‌تواند معادل ۲۰ تا ۳۰ هکتار زمین معمولی بازدهی داشته باشد. این تراکم بالا امکان تولید انبوه غذا در فضای محدود شهری را ممکن می‌سازد.

تولید در تمام طول سال با کنترل دما،رطوبت، نور و مواد مغذی، می‌توان در تمام فصول سال و بدون وابستگی به شرایط آب و هوایی محصول تولید کرد. این ویژگی به ویژه در مناطق با آب و هوای نامساعد یا مناطقی که چهار فصل مشخص دارند، مزیت بزرگی محسوب می‌شود.

کاهش نیاز به حمل و نقل و انتشار کربن تولید محصول در داخل یا حاشیه شهرها،مسافت حمل و نقل را به صفر می‌رساند که منجر به کاهش ردپای کربن و دسترسی مصرف‌کنندگان به محصولات تازه‌تر می‌شود. این امر همچنین وابستگی به زنجیره تأمین طولانی را کاهش داده و امنیت غذایی محلی را افزایش می‌دهد.

حذف آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌ها محیط ایزوله و کنترل‌شده،نیاز به استفاده از آفت‌کش‌های شیمیایی مضر را از بین می‌برد و محصولات ارگانیک تولید می‌کند. این موضوع نه تنها برای سلامت مصرف‌کنندگان مفید است، بلکه از آلودگی خاک و آب‌های زیرزمینی نیز جلوگیری می‌کند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بالا احداث یک مزرعه عمودی به دلیل نیاز به فناوری‌های پیشرفته(مانند سیستم‌های نورپردازی LED، رباتیک و سنسورها) بسیار پرهزینه است. این هزینه‌ها شامل تهیه تجهیزات، سیستم‌های کنترل محیطی و فناوری‌های اتوماسیون می‌شود.

مصرف انرژی مصرف برق برای تأمین نور مصنوعی می‌تواند بسیار بالا باشد.اگر این انرژی از منابع تجدیدناپذیر تأمین شود، مزیت زیست‌ محیطی آن کاهش می‌یابد. راه‌حل، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند خورشیدی است.

محدودیت در انواع محصولات این روش در حال حاضر برای محصولات پرمصرف و با ارزش افزوده بالا مانند سبزیجات برگ‌دار،گیاهان دارویی و توت‌فرنگی مقرون به‌صرفه است. کشت غلاتی مانند گندم یا ذرت به دلیل نیاز به فضای زیاد و انرژی بالا، هنوز توجیه اقتصادی ندارد.

پیچیدگی فنی مدیریت موفق یک مزرعه عمودی به دانش فنی بالا در زمینه‌های مهندسی و علوم داده نیاز دارد. این شامل دانش در زمینه نورپردازی، تغذیه گیاهان، کنترل آفات و بیماری‌ها و مدیریت سیستم‌های اتوماسیون است.

آینده کشاورزی عمودی

آینده این فناوری در گرو نوآوری‌هایی است که هزینه‌ها را کاهش و بازدهی را افزایش دهند. هوش مصنوعی (AI) و اینترنت اشیاء (IoT) برای بهینه‌سازی مصرف انرژی، آبیاری و برداشت محصول به کار خواهند رفت. همچنین، ادغام این مزارع با معماری شهری (Skyscraper Farms) می‌تواند به ایجاد شهرهای خودکفا منجر شود.

توسعه فناوری‌های جدید در زمینه نورپردازی LED با بازدهی انرژی، سیستم‌های رباتیک پیشرفته برای کاشت و برداشت، و استفاده از مواد نوین برای رشد گیاهان از دیگر زمینه‌های در حال پیشرفت هستند. همچنین، تحقیقات در زمینه توسعه گونه‌های گیاهی مناسب برای کشت عمودی در حال گسترش است.

سخن آخر :

کشاورزی عمودی هرچند راهکاری کامل و بدون چالش نیست، اما پتانسیل فوق‌العاده‌ای برای تبدیل شدن به یکی از ارکان اصلی سیستم غذایی پایدار شهری دارد. با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها، این روش می‌تواند نقش کلیدی در مبارزه با گرسنگی، حفظ منابع طبیعی و مقابله با تغییرات اقلیمی ایفا کند. سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه و سیاست‌گذاری‌های حمایتی، شتاب‌دهنده این تحول خواهد بود.

منابع :

· Despommier, D. (2010). The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century

· Benke, K., & Tomkins, B. (2017). Future food-production systems: vertical farming and controlled-environment agriculture

· Kalantari, F., et al. (2018). Opportunities and Challenges in Vertical Farming: A Review

· Journal of Vertical Farming (2023). Latest Research on Sustainable Urban Agriculture