Κάθετη γεωργία

Η κάθετη γεωργία, ως στοιχείο της αστικής γεωργίας, είναι μια μέθοδος καλλιέργειας εντός ενός πολυώροφου θερμοκηπίου ή σε κάθετες επιφάνειες. Μια κοινή εκδοχή της κάθετης γεωργίας χρησιμοποιεί παρόμοιες τεχνικές με αυτές που χρησιμοποιούνται όπου το φυσικό ηλιακό φως μπορεί να ενισχυθεί με τεχνητό φωτισμό και με μεταλλικά κάτοπτρα.

Τύποι
Ο όρος «κάθετη γεωργία» επινοήθηκε από τον Γκίλμπερτ Έλις Μπαίιλι το 1915  στο βιβλίο του Κάθετη γεωργία. Η σημασία που αυτός έδωσε στον όρο διαφέρει από τη σημερινή του- αυτός έγραψε για τη γεωργία εστιάζοντας κυρίως στο είδος του εδάφους, στα θρεπτικά του συστατικά και στη θέαση της φυτικής ζωής ως κάθετων φυτικών οργανισμών, και ειδικότερα για τη δομή των ριζών. Η σύγχρονη χρήση του αναφέρεται στους ουρανοξύστες που χρησιμοποιούν ως ένα βαθμό φυσικό φως.

Πολλαπλής χρήσης ουρανοξύστες
Οι πολλαπλής χρήσης ουρανοξύστες σχεδιάστηκαν και κτίστηκαν από τον αρχιτέκτονα Κεν Γιανγκ. Ο Γιανγκ προτείνει ότι αντί της μαζικής καλλιέργειας φυτών σε αεροστεγώς σφραγισμένα περιβάλλοντα, οι φυτικοί οργανισμοί θα πρέπει να καλλιεργούνται σε πολλαπλής χρήσης ουρανοξύστες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται τόσο για παραγωγή τροφίμων όσο και ως τόπος κατοικίας, όπου ο αέρας κυκλοφορεί ελεύθερα τόσο για τον έλεγχο κλίματος όσο και για τον έλεγχο ενεργειακής κατανάλωσης (δηλ. ένα προσωπικό ή ένα κοινό χώρο φύτευσης ανάλογα με τις ανάγκες του καθένα). Αυτή η εκδοχή της κάθετης γεωργίας βασίζεται πάνω στις ανάγκες του κάθε καλλιεργητή ξεχωριστά ή στις ανάγκες μιας κοινότητας παρά στη μαζική παραγωγή και διανομή φυτικών τροφίμων για τις επισιτιστικές  ανάγκες μια ολόκληρης πόλης. Επομένως η αρχική επένδυση για την κατασκευή του είναι μικρότερη από αυτήν για το σχέδιο του Ντεσπομιέρ. Ωστόσο, ούτε ο Ντεσπομιέρ ούτε ο Γιανγκ είναι οι αρχικοί επινοητές, ούτε ο Γιανγκ ο εφευρέτης της κάθετης γεωργίας.

Η εταιρεία Πλάνταγκον κατασκευάζει το πρώτο πολυδύναμο κάθετο αγρόκτημα σε βιομηχανική κλίμακα στο Λινκόπινγκ της Σουηδίας.

Οι ουρανοξύστες του Ντεσπομιέρ
Ο οικολόγος Ντίκσον Ντεσπομιέρ θεωρεί ότι η κάθετη γεωργία είναι θεμιτή για περιβαντολογικούς λόγους. Ισχυρίζεται ότι η καλλιέργεια φυτών σε ουρανοξύστες θα εκβάλλει λιγότερη ενέργεια και τοξικότητα απ' ότι οι καλλιέργειες φυτών σε φυσικά τοπία. Επίσης ισχυρίζεται ότι το φυσικό περιβάλλον είναι υπερβολικά τοξικό για την κανονική αγροτική παραγωγή, παρά το οικολογικό και περιβαντολλογικό κόστος της εξόρυξης πρώτων υλών για την κατασκευή ουρανοξυστών απλά και μόνο για αγροτική εκμετάλλευση.

Επομένως η κάθετη γεωργία, σύμφωνα με τον Ντεσπομιέρ, μειώνει την αξία του φυσικού τοπίου ως το τίμημα για τον οραματισμό των ουρανοξυστών σαν διαστημόπλοια. Οι φυτικοί οργανισμοί παράγονται μαζικά σε αεροστεγώς σφραγισμένα τεχνητά περιβάλλοντα, τα οποία έχουν ελάχιστη σχέση με τον εξωτερικό κόσμο. Με βάση αυτήν την οπτική, μπορούν να κτιστούν κυριολεκτικά οπουδήποτε. Αυτό το γεγονός όμως παρουσιάζει το μειονέκτημα της μεγάλης ενεργειακής κατανάλωσης, καθώς το εσωτερικό περιβάλλον πρέπει να διατηρείται με ενεργητικό τρόπο προκειμένου να διατηρηθεί η ζωή εντός του ουρανοξύστη. Αυτό το μειονέκτημα όμως μπορεί να ξεπεραστεί, καθώς ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του ενός κάθετου αγροκτήματος είναι ότι μπορούν να διαθέτουν κάποιο είδος τεχνολογίας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, είτε ηλιακούς συλλέκτες, είτε ανεμογεννήτριες, είτε κάποιο σύστημα συλλογής όμβριων υδάτων, ενώ μπορεί να διαθέτει και τα τρία είδη συστημάτων σε συνδυασμό με κάποιο άλλο. Το κάθετο αγρόκτημα είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί σε σταθερή βάση και να χρησιμοποιεί τον τοπικό πληθυσμό ως εργατικό δυναμικό.

Η ιδέα του Ντεσπομιερ για το κάθετο αγρόκτημα αναπτύχθηκε το 1999 στο πανεπιστήμιο Κολούμπια. Αυτή η ιδέα προωθεί τη μαζική καλλιέργεια των φυτικών οργανισμών για εμπορικούς σκοπούς σε ουρανοξύστες.

Σωρευτικά φορτωτικά κιβώτια
Αρκετές εταιρίες έχουν αναφέρει την ιδέα συσσώρευσης ανακυκλωμένων φορτωτικών κιβωτίων σε αστικά περιβάλλοντα. Η εταιρεία Freight Farms παράγει μια μηχανή φυλλωδών λαχανικών, η οποία είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα καλλιέργειας σε πάγκο εξοπλισμένο με κάθετο υδροπονικό σύστημα, φωτισμό τύπου LED και με αυτοματοποιημένο κλιματικό έλεγχο μέσα σε ένα κιβώτιο έκτασης 40x8 μέτρα.

Ιστορία
Κανένα εμπορικής φύσεως αγρόκτημα κάθετης γεωργίας δεν έχει κατασκευαστεί, όμως εκτεταμένες φωτογραφικές έρευνες και αρκετά ιστορικά βιβλία δείχνουν ότι δεν έχει επιδιωχθεί επιμελώς. Νέες πηγές δείχνουν ότι ένας πύργος υδροπονικής καλλιέργειας υπήρχε στην Αρμενία πριν το 1951.

Οι υποστηρικτές της ιδέας θεωρούν ότι αφήνοντας τα παραδοσιακά αγροκτήματα να επανέλθουν σε μια φυσική κατάσταση και μειώνοντας το ενεργειακό κόστος που χρειάζεται για να μεταφερθούν τα τρόφιμα στους καταναλωτές, τα κάθετα αγροκτήματα θα μπορούσαν να ανακουφίσουν σε σημαντικό βαθμό την κλιματική αλλαγή που γίνεται από το υπερβολικά αέρια θερμοκηπίου. Η αντίθετη πλευρά επιχειρηματολογεί λέγοντας ότι το επιπλέον ενεργειακό κόστος που χρειάζεται για τεχνητό φωτισμό, θέρμανση και άλλες λειτουργίες θα υποσκελίσουν το όφελος από την εγγύτητα του κτιρίου στις περιοχές κατανάλωσης. Ωστόσο μια έρευνα που εκδόθηκε στο Περιοδικό Αγροτικής Μηχανικής και Βιοτεχνολογίας χρησιμοποίησε φθηνά μεταλλικά κάτοπτρα για να εφοδιάσει με ηλιακό φως τα φυτά.

Ένα από τα πρωιμότερα σχέδια ενός ψηλού κτηρίου στο οποίο γίνονται καλλιέργειες εκδόθηκε στο περιοδικό Life το 1909. Τα σχέδια δείχνουν κάθετα τοποθετημένα υποστατικά στο μέσο ενός γεωργικού τοπίου. Αυτό το σχέδιο είναι μέρος του Delirious New York του Ρεμ Κούλαας. Ο Κούλαας έγραψε ότι αυτό το θεώρημα είναι ΄΄Ο ουρανοξύστης ως μια ουτοπική μηχανή για την παραγωγή απεριόριστου αριθμού παρθένων τοπίων σε μια μητροπολιτική τοποθεσία΄΄(1994,82).

Άλλες αρχιτεκτονικές προτάσεις που δείχνουν τις απαρχές του κάθετου αγροκτήματος είναι το Κτίρια-επαύλεις του Λε Κορμπουσιέρ(Le Corbousier) το 1922 και το Ανύψωση των σπιτιών του SITE το 1972. Το τελευταίο είναι μια αναβίωση του θεωρήματος του περιοδικού Life το 1909. Για την ακρίβεια, κατασκευασμένα παραδείγματα πύργων υδροπονικής καλλιέργειας έχουν τεκμηριωθεί μέσα από το κείμενο «Το Γυάλινο Σπίτι» του Τζον Χιξ. Εικόνες κάθετων αγροκτημάτων στη Σχολή Κηπουρών στο Λανγκελουά της Αυστρίας και ο γυάλινος πύργος στη Διεθνή Έκθεση Κηπουρικής στη Βιέννη το 1964 δείχνει ξεκάθαρα ότι τα κάθετα αγροκτήματα υπήρχαν πάνω από 40 χρόνια πριν από τη σύγχρονη συζήτηση του θέματος. Αν και οι αρχιτεκτονικοί προκάτοχοι παραμένουν πολύτιμοι, οι τεχνολογικοί προκάτοχοι με τους οποίους γίνεται πιθανή η κάθετη γεωργία, μπορούν να ανατρεχθούν στην ιστορία της κηπευτικής μέσα από την ανάπτυξη των θερμοκηπίων και της υδροπονικής καλλιέργειας. Πρώιμοι τύποι υδροπονικών πύργων έχουν αναπτυχθεί, ενσωματώνοντας υδροπονική τεχνολογία σε κτιριακά συστήματα. Αυτά τα κηπευτικά κτιριακά συστήματα εξελίχθηκαν από την τεχνολογία θερμοκηπίου και προετοίμασαν τον δρόμο για τη σύγχρονη αντίληψη του κάθετου αγροκτήματος. Η Βρετανική Διαπλανητική Κοινότητα έχει αναπτύξει ένα σχέδιο υδροπονικής καλλιέργειας για τις συνθήκες στη Σελήνη, ενώ άλλα κτιριακά πρωτότυπα είχαν αναπτυχθεί κατά τις πρώτες μέρες της εξερεύνησης του διαστήματος. Σε αυτήν την εποχή της επέκτασης και του πειραματισμού, ο πρώτος Πύργος Υδροπονικών Μονάδων αναπτύχθηκε στην Αρμενία.

Οι αρμενιακοί πύργοι υδροπονίας είναι τα πρώτα κατασκευασμένα παραδείγματα ενός κάθετου αγροκτήματος και καταγράφονται στο κείμενο του Σόλτο Ντάγκλας Υδροπονική: Το Σύστημα της Βεγγάλης΄΄ του 1951 με δεδομένα από το τότε Ανατολικό Πακιστάν, το σημερινό Μπανγκλαντές, και το Ινδικό κρατίδιο της Δυτικής Βεγγάλης. Αυτή η πρώιμη τεχνολογία προηγείται χρονικά από τις σύγχρονες θεωρίες κάθετης γεωργίας τουλάχιστον κατά 50 χρόνια. Ένας σύγχρονος πρόδομος τους είναι ο Βιοκλιματικός Ουρανοξύστης του Κεν Γιανγκ(1992).

Ο Κεν Γιανγκ είναι ίσως ο πιο ευρέως γνωστός αρχιτέκτονας που έχει προωθήσει την ιδέα του πολλαπλής χρήσης Βιοκλιματικού Ουρανοξύστη ο οποίος συνδυάζει χώρους κατοικίας και ευκαιρίες για παραγωγή τροφίμων.

Πρώιμα πρωτότυπα κάθετων αγροκτημάτων υπήρχαν στην Αρμενία πριν το 1951 σε μια εποχή ερευνών περί υδροπονικής και κηπευτικών κτιριακών συστημάτων τροφοδοτούμενης από την εξερεύνηση του διαστήματος και τη διατλαντική κούρσα τεχνολογικού προβαδίσματος.

Η τελευταία εκδοχή αυτής της ιδέας είναι το κάθετο αγρόκτημα του Ντικσον Ντεσπομιέρ.

Ο Ντίκσον Ντεσπομιέρ, ένας καθηγητής επιστημών περιβαλλοντικής υγείας και μικροβιολογίας στο πανεπιστήμιο Κολούμπια στην πόλη της Νέας Υόρκης εκσυγχρόνισε την ιδέα της κάθετης γεωργίας το 1999 μαζί με απόφοιτους φοιτητές σε μία τάξη ιατρικής οικολογίας. Αν και σε πολλές από τις προτάσεις του έχει ασκηθεί κριτική από την περιβαλλοντική και τη μηχανική οπτική γωνία των υποθέσεων, η αύξηση της δημοφιλίας της ιδέας τα τελευταία χρόνια οφείλεται κυρίως στο συμπέρασμα της υπόθεσης του Ντεσπομιέρ ότι η παραγωγή τροφίμων μπορεί να μεταμορφωθεί.

Ο Ντεσπομιέρ αρχικά έθεσε στους φοιτητές του το πρόβλημα της σίτισης του πληθυσμού του Μανχάταν (περίπου 2.000.000 άνθρωποι) χρησιμοποιώντας 5 εκτάρια (περίπου 54 στρέμματα) κήπων στέγης. Οι φοιτητές υπολόγισαν ότι με τη χρήση αυτής της μεθόδου, μόνο το 2% θα τρεφόταν. Καθώς τα αποτελέσματα δεν τον ικανοποίησαν, ο Ντεσπομιέρ έκανε μια στιγμιαία έμπνευση, την καλλιέργεια φυτών σε εσωτερικό χώρο και σε κάθετη διάταξη. Η ιδέα ξύπνησε το ενδιαφέρον των φοιτητών και ξεκίνησε με μεγάλο ενθουσιασμό. Μέχρι το 2001 το πρώτο προσχέδιο ενός κάθετου αγροκτήματος και σήμερα επιστήμονες, αρχιτέκτονες και επενδυτές σε παγκόσμια κλίμακα συνεργάζονται για να το πραγματοποιήσουν. Σε συνέντευξη με τον ιστότοπο Miller-McCune.com, o Ντεσπομιέρ περιέγραψε τον τρόπο λειτουργίας τους:
΄΄Κάθε όροφος θα έχει το δικό του σύστημα ύδρευσης και ανίχνευσης θρεπτικών στοιχείων. Θα υπάρχουν αισθητήρες για κάθε φυτό που θα παρακολουθούν το είδος των θρεπτικών στοιχείων που απορροφούν καθώς και την απορροφούμενη ποσότητα. Θα υπάρχουν ακόμα και συστήματα για την παρακολούθηση των ασθενειών που θα χρησιμοποιούν τεχνολογία DNA και θα ανιχνεύουν τα παθογόνα μόνο με δειγματοληψία της ατμόσφαιρας και χρησιμοποιώντας τμήματα ιογενών και βακτηριογενών μολύνσεων. Είναι πολύ εύκολο να γίνει.
Επιπλέον, μια αέρια χρωματογραφία θα μας ειδοποιεί για τη συγκομιδή των φυτών αναλύοντας τα φλαβονοειδή που περιέχουν. Αυτά τα φλαβονοειδή δίνουν στα τρόφιμα τη γεύση που όλοι επιθυμούν, ειδικά στα πιο αρωματικά είδη όπως η τομάτα και η πιπεριά. Αυτές είναι τεχνολογίες που υπάρχουν σε εμπορικό στάδιο. Η τεχνολογία για την κατασκευή ενός κάθετου αγροκτήματος είναι υπαρκτή. Δεν χρειάζεται να εφεύρουμε κάτι καινούργιο.΄΄

Αρχιτεκτονικά σχέδια έχουν κατατεθεί από τους Κρις Τζέικομπς και Άντριου Κράνις του πανεπιστημίου Κολούμπια και τον Γκόρντον Γκραφ της Σχολής Αρχιτεκτονικής του πανεπιστημίου του Γουότερλου στο Καίημπριτζ του Ονταριο. Μαζί με τον Γκραφ, και αφού διαφώνησαν με τις τεχνικές υποθέσεις του Ντεσπομιέρ όσον αφορά την ενεργειακή και υδατική ισορροπία το 2011, ο Ταμπίτ Τσόουντχαρυ και μια πολυκλαδική ομάδα από τα τμήματα μηχανικής περιβάλλοντος και μηχανικής σχεδίασης συστημάτων του πανεπιστημίου του Γουότερλου βελτίωσαν την ιδέα εστιάζοντας σε μια χαμηλού ενεργειακού κόστους και υψηλής εμπορικής πρωτεϊνικής παραγωγής.

Οι Τσόουντχαρυ και Γκραφ εφάρμοσαν προχωρημένες σχεδιαστικές τεχνικές μηχανικής βιομηχανιών για να εκσυγχρονίσουν την τρέχουσα τεχνολογία θερμοκηπίων καθώς αναφέρεται σε υδροπονία και αεροπονία. Τα αποτελέσματα της ομάδας έδειξαν ότι οι τεχνικές προϋποθέσεις είναι επαρκείς για την εκτέλεση των ιδεών του Ντεσπομιέρ για τους ουρανοξύστες. Ωστόσο, σύμφωνα με τα αποτελέσματα, τα σχέδια θα πρέπει να διαφέρουν δραστικά από τους οραματισμούς του Ντεσπομιέρ.

Η προσοχή των ΜΜΕ προσελκύστηκε με ένα άρθρο στο περιοδικό Νιου Γιορκ. Από το 2007 και μετά, άρθρα εμφανίστηκαν στους The New York Times,U.S. News & World Report,Popular Science,Scientific American και στο Maxim ανάμεσα σε άλλα, όπως και σε ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές.

Από το 2012, η εταιρεία Vertical Harvest συγκεντρώνει χρηματικά ποσά για ένα αστικό, μικρής κλίμακας κάθετου αγροκτήματος στο Τζάκσον Χόουλ στο Ουαϊόμινγκ.

Από το 2014, η εταιρεία Vertical Fresh Farms λειτουργεί στο Μπάφαλο της Νέας Υόρκης εξειδικευόμενη σε μια ευρεία ποικιλία πράσινων λαχανικών, βοτάνων και φυντανιών..

Κατασκευαστικά προβλήματα και μειονεκτήματα

Οικονομία
Οι πολέμιοι των σχεδίων αμφισβητούν την κερδοφορία της κάθετης γεωργίας.. Μια λεπτομερής ανάλυση κόστους εκκίνησης, λειτουργικών εξόδων και προσόδων δεν έχει γίνει. Το επιπλέον κόστος φωτισμού, θέρμανσης και ηλεκτροδότησης του κάθετου αγροκτήματος μπορεί να ακυρώσει τα οφέλη από τη μείωση των μεταφορικών εξόδων.  Τα οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη προκύπτουν από τη μείωση των χιλιομέτρων μεταφοράς τροφίμων, την απόσταση την οποία κάνουν τα τρόφιμα για να φτάσουν από τον αγρό στον καταναλωτή. Ωστόσο, μια πρόσφατη ανάλυση δείχνει ότι η μεταφορά είναι ένας μικρός συνεισφέρων παράγοντας στα οικονομικά και περιβαλλοντικά κόστη του εφοδιασμού τροφίμων στους αστικούς πληθυσμούς. Ο συγγραφέας της αναφοράς, ο καθηγητής του πανεπιστημίου του Τορόντο Πιερ Ντερσοσέρ, συμπέρανε ότι «τα χιλιόμετρα μεταφοράς τροφίμων είναι, στην καλύτερη περίπτωση, μια διαφημιστική φαντασιοπληξία». Επομένως η εγκατάσταση θα πρέπει να παράγει ένα σημαντικό κέρδος για να δικαιολογηθεί η παραμονή της σε αστική περιοχή. Μια πιο απλή ιδέα είναι να γίνεται καλλιέργεια σε ταράτσες υπαρχόντων κτηρίων αντί να στοιχίζουμε αγροκτήματα σε πολλούς ορόφους. Η καλλιέργεια σε κήπους ταρατσών είναι μια αυξανόμενη αστική μόδα, απαιτεί ελάχιστες κατασκευές (πέρα από την ενίσχυση της στέγης για να συγκρατήσει το καλλιεργητικό υπόστρωμα), εκμεταλλεύεται το ηλιακό φως και δεν απαιτεί επενδύσεις σε μηχανολογικό εξοπλισμό, λάμπες ανάπτυξης ή υδρευτικό δίκτυο.

Παρομοίως, αν οι ανάγκες ηλεκτροδότησης του κάθετου αγροκτήματος καλύπτονται από ορυκτά καύσιμα, η περιβαντολλογική επίδραση μπορεί να είναι καθαρή ζημιά, καθώς θα ήταν προτιμότερο η συνέχιση της παραδοσιακής γεωργίας με μικρότερη κατανάλωση καυσίμων από την κατασκευή εγκαταστάσεων με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας από υδρογονάνθρακες.

Το αρχικό κόστος κατασκευής ξεπερνάει εύκολα τα 95 εκατομμύρια ευρώ για ένα κάθετο αγρόκτημα 250 στρεμμάτων.. Τα έξοδα κατοχής μπορούν να είναι πολύ υψηλά σε μεγάλες πόλεις, με κάποιες πόλεις όπως το Τόκιο, η Μόσχα, το Μουμπάι, το Ντουμπάι, το Μιλάνο, η Ζυρίχη και το Σάο Πάολο τα κόστη αυτά να κυμαίνονται μεταξύ 850 και 1800 ευρώ το τετραγωνικό μέτρο αντίστοιχα.

Ενεργειακή κατανάλωση
Κατά την εποχή της ανάπτυξης, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν σε μια κάθετη επιφάνεια με πολύ μικρή γωνία έτσι ώστε να υπάρχει λιγότερο διαθέσιμο φως για τα φυτά απ'ότι αν είχαν σπαρθεί σε επίπεδη επιφάνεια. Επομένως, μια συμπληρωματική πηγή φωτός θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί προκειμένου η απόδοση παραγωγής να είναι οικονομικά βιώσιμη. Ο Μπρους Μπάγκμπι, ένας φυσιολόγος εσοδειών στο πολιτειακό πανεπιστήμιο της Γιούτα, πιστεύει ότι οι απαιτήσεις ηλεκτροδότησης της κάθετης γεωργίας θα είναι υπερβολικά μεγάλες και μη ανταγωνιστικές σε σύγκριση με τα παραδοσιακά αγροκτήματα που χρησιμοποιούν ηλιακό φως. Ο περιβαντολλογικός συγγραφέας Τζορτζ Μόνμπιοτ υπολόγισε ότι το κόστος παροχής συμπληρωματικού φωτός αρκετού για την ανάπτυξη σιταριού για ένα καρβέλι είναι περίπου 13 ευρώ. Ένα άρθρο στον Οικόνομιστ επιχειρηματολογούσε ότι «αν και οι καλλιέργειες που αναπτύσσονται σε γυάλινους ουρανοξύστες θα παίρνουν ένα ποσοστό φυσικού φωτός κατά τη διάρκεια της μέρας, δεν θα είναι αρκετό», και «το κόστος ηλεκτροδότησης τεχνητών πηγών φωτός θα κάνει την πρακτική της γεωργίας σε εσωτερικούς χώρους απαγορευτικά ακριβή».

Καθώς «Το Κάθετο Αγρόκτημα» προτείνει ένα ελεγχόμενο περιβάλλον, το κόστος ελέγχου θερμοκρασίας θα είναι τουλάχιστον τόσο μεγάλα όσο και οποιοδήποτε άλλου πύργου. Αλλά παραμένει και το θέμα των πολύπλοκων, αν όχι και ακριβότερων, συστημάτων ύδρευσης και ανέλκυσης/καθέλκυσης για την κατανομή νερού και θρεπτικών στοιχείων.

Για να αντιμετωπίσει αυτά τα προβλήματα, η εταιρεία Plant στο Σικάγο κατασκευάζει έναν αναερόβιο αποσυνθετή στο κτήριο. Αυτό θα επιτρέψει στο αγρόκτημα να λειτουργεί εκτός του δικτύου ηλεκτροδότησης.  Επιπλέον, ο αναερόβιος αποσυνθετής θα ανακυκλώνει απόβλητα από τις κοντινές επιχειρήσεις, τα οποία αλλιώς θα κατέληγαν σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Μόλυνση
Ανάλογα με τη μέθοδο παραγωγής ηλεκτρισμού, η σοδειά από ένα κανονικό μπορεί να παράγει περισσότερα αέρια θερμοκηπίου από ότι η σοδειά από τον αγρό, κυρίως λόγω της υψηλότερης κατανάλωσης ενέργειας ανά κιλό σοδειάς. Με τα κάθετα αγροκτήματα να έχουν μεγαλύτερες απαιτήσεις σε ενέργεια, κυρίως λόγω του αυξημένου φωτισμού, απ'ότι τα κανονικά θερμοκήπια, η παραγόμενη ποσότητα μόλυνσης θα είναι πολύ μεγαλύτερη από την παραγωγή σε αγρό. Η παραγόμενη ποσότητα εξαρτάται από τον τρόπο παραγωγής της ενέργειας.

Καθώς τα φυτά αποκτούν τον άνθρακα που χρειάζονται από την ατμόσφαιρα, οι καλλιεργητές στα θερμοκήπια συνήθως συμπληρώνουν τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα 3-4 φορές τα επίπεδα του ατμοσφαιρικού αέρα.
Αυτό η αύξηση του διοξειδίου, η οποία αυξάνει την φωτοσύνθεση κατά 50%, συνεισφέρει στις υψηλότερες προσδοκόμενες παραγωγές της κάθετης γεωργίας. Δεν είναι ασυνήθιστη η ύπαρξη θερμοκηπίων όπου καίγονται ορυκτά καύσιμα αποκλειστικά για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, καθώς άλλες πηγές του στοιχείου, όπως οι κάμινοι, περιέχουν ρυπογόνα όπως διοξείδιο του θείου και αιθυλένιο τα οποία προκαλούν σημαντικές ζημιές στα φυτά. Αυτό σημαίνει ότι το κάθετο αγρόκτημα θα χρειαστεί μια πηγή διοξειδίου του άνθρακα, πιθανότατα από καύση, ακόμα και η υπόλοιπη κατασκευή λειτουργεί με ΄΄πράσινη ενέργεια΄΄. Επίσης, με τη διαδικασία του εξαερισμού μεγάλο μέρος του διοξειδίου θα διαφεύγει στην ατμόσφαιρα.

Οι καλλιεργητές θερμοκηπίων συνήθως εκμεταλλεύονται τον φωτοπεριοδισμό των φυτών για να ελέγχουν αν τα φυτά είναι στο στάδιο ανάπτυξης ή αναπαραγωγής. Ως μέρος της διαδικασίας, οι καλλιεργητές ανάβουν τα φώτα μεταξύ της δύσης του ηλίου και της ανατολής του ή σε περιοδικό ρυθμό κατά τη διάρκεια της νύχτας. Τα μονώροφα θερμοκήπια αποτελούν ήδη ενόχληση για τους γειτονικούς κατοίκους λόγω της φωτορύπανσης, ένα αγρόκτημα 30 ορόφων σε μια πυκνοκατοικημένη περιοχή θα αντιμετωπίσει σίγουρα πρόβλημα εξαιτίας της φωτορύπανσης που προκαλεί.

Τα υδροπονικά θερμοκήπια αλλάζουν τακτικά το νερό, το οποίο σημαίνει ότι υπάρχουν μεγάλες ποσότητες νερού που περιέχουν λιπάσματα και παρασιτοκτόνα και οι οποίες πρέπει να απορριφθούν. Αν και δοκιμάζονται λύσεις, η συνηθισμένη μέθοδος της απόρριψης του νερού σε γειτονικούς αγρούς ή βάλτους θα είναι δύσκολο να εφαρμοστεί σε ένα αστικό κάθετο αγρόκτημα.

Πλεονεκτήματα
Αρκετά δυνητικά πλεονεκτήματα της κάθετης γεωργίας έχουν αναφερθεί από τον Ντεσπομιέρ.. Πολλά από αυτά τα πλεονεκτήματα αποκτόνται από την εφαρμογή της υδροπονίας ή αεροπονίας σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Προετοιμασία για το μέλλον
Εκτιμάται ότι ως το 2050, σχεδόν το 80% του παγκόσμιου πληθυσμού θα ζει σε αστικές περιοχές και ο το μέγεθος του θα αυξηθεί κατά 3 δισεκατομμύρια. Θα απαιτηθεί μια πολύ μεγάλη έκταση γης για την παραγωγή επαρκών τροφίμων, αναλόγως βεβαίως και της μεταβολής της παραγόμενης ποσότητας ανά εκτάριο. Οι επιστήμονες ανησυχούν ότι αυτή η έκταση αρόσιμης γης δεν θα είναι διαθέσιμη και ότι θα προκαλέσει και άλλες καταστροφές στον πλανήτη από την επιπλέον αρόσιμη γη. Τα κάθετα αγροκτήματα, αν σχεδιαστούν κατάλληλα, μπορούν να εξαλείψουν την ανάγκη για επιπρόσθετη καλλιεργούμενη γη και να βοηθήσουν στη δημιουργία ενός καθαρότερου περιβάλλοντος..

Αυξημένη παραγωγή τροφίμων
Αντίθετα με την παραδοσιακή γεωργία στις μη τροπικές περιοχές, η γεωργία σε εσωτερικούς χώρους μπορεί να αποδώσει σοδειά όλη τη διάρκεια του χρόνου. Αυτή η γεωργία μπορεί να πολλαπλασιάσει την παραγωγή της καλλιεργούμενης επιφάνειας κατά 4 με 6 φορές, ανάλογα με το καλλιεργούμενο είδος. Με κάποια είδη, όπως οι φράουλες, η αύξηση μπορεί να φτάσει τις 30 φορές.

Επιπλέον, καθώς η παραγωγή θα πωλείται στην ίδια εγκατάσταση όπου καλλιεργούνται, δεν θα χρειάζονται να μεταφερθούν στον καταναλωτή, συντελώντας σε λιγότερη φθορά, προσβολές από ασθένειες και κατανάλωση ενέργειας απ'ότι στη συμβατική γεωργία. Έρευνες έχουν δείξει ότι το 30% της παραγώμενης ποσότητας τροφίμων χάνεται λόγω φθοράς και προσβολών από ασθένειες, αν και αυτό το ποσοστό είναι πολύ μικρότερο στις ανεπτυγμένες χώρες.

Ο Ντεσπομιέρ υποθέτει ότι αν χρησιμοποιηθούν νανοειδείς εκδόσεις συγκεκριμένων φυτών (π.χ. νανοειδές σιτάρι, το οποίο καλλιεργείται στο διάστημα από τη NASA, είναι μικρότερο σε μέγεθος αλλά πλουσιότερο σε θρεπτικά στοιχεία)), καλλιέργειες με απόδοση όλο το χρόνο και υπολογιστεί η καλλιέργεια τους σε πιο στοιβαγμένες μονάδες, ένα κτήριο 30 ορόφων με βάση ενός οικοδομικού τετραγώνου (2 εκταρίων) θα παράγει μια ετήσια σοδειά ανάλογη με αυτή 1000 εκταρίων παραδοσιακής γεωργίας.

Προστασία από τα καιρικά φαινόμενα
Οι καλλιέργειες στη συμβατική γεωργία υποφέρουν από συχνά ακατάλληλα, και μερικές φορές ακραία, καιρικά φαινόμενα όπως ανεπιθύμητες θερμοκρασίες ή βροχές, μουσώνες, χαλάζι, κυκλώνες, πλημμύρες, πυρκαγιές και σοβαρές ξηρασίες. Η σημασία της προστασίας των καλλιεργειών από τον καιρό αυξάνεται ολοένα περισσότερο καθώς το παγκόσμιο κλίμα αλλάζει. Τρεις πρόσφατες πλημμύρες ( το 1993, το 2007 και το 2008) κόστισαν στις Ηνωμένες Πολιτείες δισεκατομμύρια δολάρια σε χαμένες σοδειές, με ακόμα μεγαλύτερες καταστροφές στο επιφανειακό έδαφος. Αλλαγές στα μοτίβα βροχόπτωσης και θερμοκρασιών θα μπορούσαν να ελαττώσουν την αγροτική παραγωγή της Ινδίας κατά 30 τοις εκατό ως το τέλος του αιώνα.

Επειδή η κάθετη γεωργία παρέχει ένα ελεγχόμενο περιβάλλον, η παραγωγικότητα των κάθετων αγροκτημάτων θα είναι κυρίως ανεξάρτητη από τον καιρό και προστατευμένη από ακραία καιρικά φαινόμενα. Αν και το ελεγχόμενο περιβάλλον της κάθετης γεωργίας αναιρεί τους περισσότερους από αυτούς τους παράγοντες, σεισμοί και κυκλώνες μπορούν να απειλήσουν αυτή την κατασκευή, αν και αυτό  εξαρτάται από το που είναι εγκατεστημένη αυτή.

Εξοικονόμηση πόρων
Κάθε μονάδα κάθετου αγροκτήματος μπορεί να δώσει τη δυνατότητα σε 20 μονάδες αρόσιμης γης να επιστρέψουν στην φυσική τους κατάσταση.
Η κάθετη γεωργία μπορεί να μειώσει την ανάγκη για επιπλέον καλλιεργούμενο έδαφος λόγω του υπερπληθυσμού, εξασφαλίζοντας την ύπαρξη πολλών φυσικών πόρων, οι οποίοι προς το παρόν απειλούνται από την αποψίλωση των δασών και τη ρύπανση.
Η αποψίλωση και η ερημοποίηση που προκαλούνται από την αγροτική καταπάτηση των μεγαοικοσυστημάτων θα μπορούσε να αποφευχθεί. Επειδή με την κάθετη γεωργία οι τα φυτά καλλιεργούνται κοντά στους καταναλωτές, θα μειωνόταν σημαντικά η ποσότητα των ορυκτών καυσίμων που καταναλώνονται για τη μεταφορά και ψύξη των προϊόντων. Η παραγωγή τροφίμων σε εσωτερικούς χώρους μειώνει ή εξαλείφει το όργωμα, φύτεμα και τη συγκομιδή από τα αγροτικά μηχανήματα όπως γίνονται στη συμβατική γεωργία, και τα οποία μηχανήματα τροφοδοτούνται με ορυκτά καύσιμα. Η καύση λιγότερων ορυκτών καυσίμων θα μείωνε την ατμοσφαιρική ρύπανση και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που προκαλούν την κλιματική αλλαγή, αλλά και θα δημιουργούσε πιο υγιή περιβάλλοντα τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τα ζώα.

Βιολογικά τρόφιμα
Το ελεγχόμενο περιβάλλον καλλιέργειας μειώνει την ανάγκη χρήσης παρασιτοκτόνων, ειδικότερα των ζιζανιοκτόνων και των μυκητοκτόνων. Οι υποστηρικτές ισχυρίζονται ότι η παραγωγή βιολογικών τροφίμων στα κάθετα αγροκτήματα είναι μια πρακτική λύση και ο πιο πιθανός τρόπος παραγωγής στο μέλλον.

Παύση της μαζικής εξαφάνισης
Η υποχώρηση της ανθρώπινης δραστηριότητας από μεγάλες περιοχές της επιφάνειας της Γης ίσως είναι απαραίτητη για την επιβράδυνση και τελικά την παύση της ανθρωπογενούς μαζικής εξαφάνισης των ζώων. Η συμβατική γεωργία διαταράσσει σημαντικά τους πληθυσμούς των άγριων ζώων που ζουν μέσα και πέριξ των καλλιεργούμενων εδαφών και μερικοί το θεωρούν ανήθικο όταν υπάρχει μια βιώσιμη εναλλακτική λύση. Μια μελέτη έδειξε ότι οι πληθυσμοί των ποντικών των αγρών μειώθηκαν από 25 άτομα ανά εκτάριο σε 5 άτομα ανά εκτάριο μετά τη συγκομιδή, εκτιμώντας ότι 10 ζώα ανά εκτάριο σκοτώθηκαν κάθε χρόνο με τη συμβατική γεωργία. Συγκριτικά, η κάθετη γεωργία θα προξενούσε πολύ μικρή ζημιά στην άγρια πανίδα.  In comparison, vertical farming would cause very little harm to wildlife.

Επίδραση στην ανθρώπινη υγεία
Η συμβατική γεωργία είναι ένα επικίνδυνο επάγγελμα με ιδιαίτερα ρίσκα τα οποία έχουν επιπτώσεις στην υγεία των εργαζομένων. Τέτοια ρίσκα είναι: έκθεση σε μολυσματικές ασθένειες όπως η ελονοσία και η σχιστοσωμίαση, έκθεση σε τοξικές χημικές ουσίες χρησιμοποιούμενες συνήθως ως παρασιτοκτόνα, αντιμετώπιση με επικίνδυνα άγρια ζώα όπως τα δηλητηριώδη φίδια και οι σοβαροί τραυματισμοί που μπορούν να συμβούν από τον χειρισμό αγροτικού εξοπλισμού. Εκεί όπου στη συμβατική γεωργία υπάρχουν αυτοί οι κίνδυνοι, στην κάθετη γεωργία - επειδή το περιβάλλον είναι αυστηρά ελεγχόμενο και γι'αυτό προβλέψιμο - οι κίνδυνοι αυτοί μειώνονται. Προς το παρόν, το σύστημα τροφίμων στον Δυτικό κόσμο κάνει το γρήγορο, ανθυγιεινό φαγητό φθηνό ενώ τα φρέσκα προϊόντα είναι λιγότερο διαθέσιμα και πιο ακριβά, ενθαρρύνοντας με αυτόν τον τρόπο ανθυγιεινές διατροφικές συνήθειες. Αυτές οι συνήθειες οδηγούν σε προβλήματα υγείας όπως παχυσαρκία, καρδιακά νοσήματα και διαβήτη.

Φτώχεια και πολιτισμός
Η ανασφάλεια εξασφάλισης επαρκούς διατροφής είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που οδηγούν στην φτώχεια. Η ικανότητα κατασκευής αγροκτημάτων σε ασφαλείς τοποθεσίες θα βοηθήσει στη μείωση των διαμαχών μεταξύ γειτονικών κρατών που αντιδικούν για πόρους ( κυρίως το νερό και ο χώρος). Θα επιτρέψει επίσης την παραγωγή τροφίμων σύμφωνα με τις πολιτισμικές ιδιαιτερότητες του καθένα χωρίς να διακινδυνευτούν οι βασικές ανάγκες, βοηθώντας έτσι σημαντικά στην ανάκαμψη μια κοινωνίας από την φτώχεια.

Αστική ανάπτυξη
Η κάθετη γεωργία, λειτουργώντας σε συνδυασμό με άλλες τεχνολογίες και κοινωνικοοικονομικές μεθόδους, μπορεί να επιτρέψει στις πόλεις να επεκταθούν ενώ την ίδια στιγμή θα παραμένουν αυτάρκεις στον διατροφικό τομέα. Αυτό θα οδηγούσε σε μεγάλα αστικά κέντρα που θα επεκτείνονταν χωρίς να καταστρέφουν σημαντικά μεγάλες δασικές περιοχές για την παραγωγή τροφίμων για τον πληθυσμό. Επιπλέον, η βιομηχανία της κάθετης γεωργίας θα προκαλούσε την ανάπτυξη θέσεων εργασίας σε αυτά τα επεκτεινόμενα αστικά κέντρα. Αυτό θα μπορούσε να λύσει το πρόβλημα ανεργίας που θα προέκυπτε από τη διάλυση των παραδοσιακών αγροκτημάτων, καθώς περισσότεροι εργάτες θα πήγαιναν στις πόλεις για εύρεση εργασίας.

Παραγωγή ενέργειας
Τα κάθετα αγροκτήματα θα μπορούσαν να εκμεταλλευτούν τη λειτουργία χωνευτές μεθανίου για να καλύπτουν ένα ποσοστό των ενεργειακών αναγκών τους. Οι χωνευτές μεθανίου θα μπορούσαν να κατασκευαστούν επιτόπου για να μεταμορφώνουν τα οργανικά απόβλητα σε βιοαέριο το οποίο αποτελείται από μεθάνιο σε ποσοστό 65%. Η καύση αυτού του αερίου θα παρήγαγε ηλεκτρισμό για το θερμοκήπιο.

Τεχνολογίες και συσκευές
Η κάθετη γεωργία βασίζεται στη χρήση διάφορων μεθόδων προκειμένου να είναι αποτελεσματική. Ο συνδυασμός αυτών των τεχνολογιών και συσκευών σε ένα ολοκληρωμένο σύνολο είναι απαραίτητος για να κάνει την Κάθετη Γεωργία πραγματικότητα. Διάφορες μέθοδοι έχουν προταθεί και ερευνώνται. Οι πιο κοινές από αυτές τις τεχνολογίες είναι:

Θερμοκήπιο
Ο Τοίχος Φόλκε και άλλες αρχιτεκτονικές μέθοδοι κάθετης καλλιέργειας
Αεροπονία/Υδροπονία/Ιχθυοπονία
Παραγωγή κομπόστ
Λάμπες ανάπτυξης
Φυτική αποκατάσταση
Ουρανοξύστης
Γεωργία ελεγχόμενου περιβάλλοντος
Γεωργία ακρίβειας
Αγροτικά ρομπότ

Παραπομπές 

Αγροτική οικονομία
Αναδυόμενες τεχνολογίες
Μέθοδοι Καλλιέργειας
Βιώσιμη γεωργία
Βιώσιμες τεχνολογίες
Βιώσιμο σύστημα τροφίμων