Вертикал ферма

Вертикал ферма — бұл гидропоника немесе аэропоника әдістерімен өсірілген өсімдік мәдениеттерін арнайы жобаланған немесе осы мақсатқа бейімделген ғимараттардың ішінде өсіруге арналған жоғары автоматтандырылған агроөнеркәсіп кешені. Вертикал ферма - бұл дақылдарды тігінен және көлденеңінен жинақталған қабаттарда өсіру тәжірибесі.

Бұл әдіс өсімдіктердің өсуін оңтайландыруға бағытталған бақыланатын орта ауыл шаруашылығын және гидропоника, аквапоника және аэропоника сияқты топырақсыз егіншілік әдістерін қамтиды. Вертикалды фермерлік жүйелерді орналастыру үшін қолданылатын құрылымдардың кейбіреулері ғимараттар, тасымалдау контейнерлері, жер асты туннельдері және тастанды кеніш шахталары болып табылады. 

Вертикалды фермерліктің заманауи тұжырымдамасын 1999 жылы Колумбия университетінің Қоғамдық және экологиялық денсаулық сақтау профессоры Диксон Деспоммьер ұсынды. Деспоммьер мен оның студенттері 50 000 адамды тамақтандыра алатын көк тіреген ферма жобасын ұсынды. Жоба әлі салынбағанымен, ол вертикалды фермерлік идеясын сәтті насихаттады. Арнайы LED шамдары сияқты басқа заманауи технологиялармен бірге қолданылатын қазіргі вертикалды фермерлік әдістер дәстүрлі егіншілік әдістеріне қарағанда 10 есе көп өнім алуға мүмкіндік берді. Вертикалды фермерлік жүйелерін қоғамға енгізудің бірнеше түрлі тәсілдері болды, мысалы: Пейнтон, Израиль, Сингапур, Чикаго, Мюнхен, Лондон, Жапония, және Линкольншир.

Вертикалды фермерлік технологияларын пайдаланудың негізгі артықшылығы - жердің шағын бірлік алаңында алынатын өнімнің көбеюі. Жер учаскелерін бір уақытта пайдаланбай-ақ әртүрлі дақылдарды өсіру мүмкіндігі - бұл тағы бір үлкен артықшылық. Сонымен қатар, дақылдардың ішкі орналасуына байланысты ауа райының қолайсыздығынан туындаған шығындар азаяды, демек, кенеттен немесе төтенше ауа райы жағдайларында жоғалатын дақылдар саны азаяды. Соңғысы, жердің шектеулі пайдалануына байланысты вертикалды фермерлік жергілікті өсімдіктер мен жануарларға аз зиян келтіреді, бұл жергілікті флора мен фаунаны одан әрі сақтауға әкеледі.

2020 жылғы жағдай бойынша әлемде шамамен 30 гектар жұмыс істейтін вертикалды ауыл шаруашылығы алқаптары бар. Қазіргі кезде көп деңгейлі сөрелерді фито-жарықтандырумен үйлестіру, жарықдиодтарға негізделген жарықтандыру, ирригацияны және тыңайтқыштарды беру автоматтандыруымен, вертикалды фермаларда бірлік аумақтан дәстүрлі ауыл шаруашылығы әдістерімен салыстырғанда 5 және одан да көп есе өнімділікті арттыруға мүмкіндік береді. Еуропалық комиссияның және Дүниежүзілік табиғат қорының есептерінде вертикалды фермалардың жылыжай агроөнеркәсібіне қарағанда экологиялық қауіпсіздігі жоғары екендігі мойындалған.

Вертикалды фермерлік технологиялар дәстүрлі фермалармен салыстырғанда үлкен бастапқы шығындарға байланысты экономикалық қиындықтарға тап болады. Олар барлық дақылдарды өсіре алмайды, бірақ салат көкөністері сияқты құнды өнімдер үшін тиімді болуы мүмкін. Вертикалды фермалар жарық диодтары сияқты қосымша жарықтандыруды пайдалану нәтижесінде үлкен энергия талаптарына тап болады. Ғимараттарда температураны, ылғалдылықты және су көздерін керемет бақылау қажет. Сонымен қатар, егер бұл энергия талаптарын қанағаттандыру үшін жаңартылмайтын энергия қолданылса, вертикалды фермалар дәстүрлі фермаларға немесе жылыжайларға қарағанда көбірек ластануды тудыруы мүмкін.

 Түрлері 
"Вертикалды фермерлік" терминін Гилберт Эллис Бейли 1915 жылы Вертикалды фермерлік кітабында енгізді. Оның терминді қолдануы қазіргі мағынадан өзгеше – ол топырақтың шығу тегі, оның қоректік құрамы және өсімдіктер өмірін "вертикалды" тіршілік формалары ретінде қарастыруға ерекше қызығушылықпен фермерлік туралы жазды, әсіресе олардың жер астындағы тамыр құрылымдарына қатысты. "Вертикалды фермерлік" терминінің заманауи қолданысы әдетте өсімдіктерді қабаттарда, көпқабатты көк тіреген ғимаратта, пайдаланылған қоймада немесе тасымалдау контейнерінде өсіруді білдіреді.

 Аралас пайдаланылатын зәулім ғимараттар 
Аралас пайдаланылатын зәулім ғимараттарды сәулетші Кен Йенг ұсынған және салған. Йенг герметикалық жабық жаппай өндірілген ауыл шаруашылығының орнына, өсімдіктерді ашық ауада, аралас пайдаланылатын зәулім ғимараттарда өсіруді ұсынады, бұл климатты бақылау және тұтыну үшін. Вертикалды фермерліктің бұл нұсқасы жеке немесе қауымдық пайдалану үшін негізделген және қаланы азықтандыруға арналған жаппай өндіріспен таратуға ұмтылады.

 Деспоммьердің зәулім ғимараттары 
Эколог Диксон Деспоммьер вертикалды фермерліктің экологиялық себептермен заңды екенін айтады. Ол өсімдіктерді зәулім ғимараттарда өсіру үшін аз энергия қажет ететінін және өсімдіктерді табиғи ландшафттарда өсіру әдістеріне қарағанда аз ластануды тудыратынын айтады. Вертикалды фермаларға көшу арқылы Деспоммьер ауыл шаруашылығы жерлері өздерінің табиғи күйіне (яғни ормандарға) оралып, климаттың өзгеруінің әсерлерін қайтаруға көмектесетініне сенеді. Сонымен қатар, ол табиғи ландшафттар табиғи ауыл шаруашылығын өндіру үшін тым улы деп мәлімдейді. Вертикалды фермерлік ауыл шаруашылығына байланысты паразиттік қауіптердің бір бөлігін жояды.Despommier, D. (2013). Farming up the city: The rise of urban vertical farms.Trends in Biotechnology, 31(7), 388-389.

Вертикалды ферманың Деспоммьер тұжырымдамасы 1999 жылы Колумбия университетінде пайда болды. Ол коммерциялық мақсаттарда өсімдіктерді зәулім ғимараттарда жаппай өсіруді насихаттайды.

 Қабатталатын тасымалдау контейнерлері 
Бірнеше компания қалалық жерлерде қайта өңделген тасымалдау контейнерлерін жинақтауды дамытты. Тасымалдау контейнерлері өсіру үшін стандартталған, модульдік экологиялық камералар ретінде қызмет етеді. Тасымалдау контейнерлерін қабаттау арқылы бір шаршы фут өнім шығымдылығы жоғары тығыздыққа қол жеткізуге болады. Бірақ, қабатталған контейнерлерді тиімді және қолжетімді түрде қалай қол жеткізу қиындық тудырады. Brighterside Consulting толық желіден тыс контейнер жүйесін жасады.

Freight Farms компаниясы вертикалды гидропоника, LED жарықтандыру және климаттық бақылау жүйелерімен жабдықталған толық ферма-үстел жүйесін шығарады. Podponics Атлантада 100-ден астам қабатталған "өсетін под" бар вертикалды ферма салды, бірақ 2016 жылдың мамырында банкротқа ұшырады. Ұқсас ферма Оманда салынуда.

TerraFarms компьютерлік көру және жасанды нейрондық желімен біріктірілген жүйені қамтитын 40 футтық тасымалдау контейнерлерінің жүйесін ұсынады; және Калифорниядан қашықтан бақыланады. TerraFarm жүйесі "дәстүрлі, сыртқы фермерлікпен баға бойынша теңестіруге қол жеткізді" деп мәлімдейді. Әрбір блок "үш-төрт егістік жерге тең" өнім шығарады, 97% аз су пайдаланады ауаны кондиционерлеу арқылы буланған суды жинау және жинау арқылы. 

 Тастанды кеніш шахталарында 
Тастанды кеніш шахталарындағы вертикалды фермерлік "терең фермерлік" деп аталады және тұрақты жер асты температураларын және қалалық жерлерге жақын немесе қалалық жерлердегі жерлерді пайдалануға ұсынылады. Сондай-ақ, жер асты сулары жақын болғандықтан, фермаға су жеткізу құнын азайтады.

 Технология 
Жарықтандыру табиғи немесе LED арқылы болуы мүмкін. 2018 жылғы жағдай бойынша коммерциялық LED шамдары шамамен 28% тиімді болған, бұл өнімнің құнын жоғары ұстайды және вертикалды фермаларға арзан көкөністер көп жерлерде бәсекелесуге мүмкіндік бермейді. Энергия шығындарын азайтуға болады, өйткені толық спектрлі ақ жарық қажет емес. Оның орнына қызыл және көк немесе күлгін жарық аз электр қуатымен жасалуы мүмкін.

 Тарихы 
Азық-түлік өсіретін биік ғимараттың алғашқы сызбаларының бірі 2009 жылы Life Magazine журналында жарияланды. Қайта шығарылған сызбалар фермерлік ландшафттың ортасында тік жиналған қоныстарды көрсетеді. Бұл ұсынысты Рем Колхаастың Delirious New York шығармасында көруге болады. Колхаас бұл теорияны 'Метрополитенде шексіз жаңа учаскелер жасау үшін утопиялық құрылғы ретінде көк тіреген ғимарат' деп жазған.

 Гидропоникум 
VF-ке ықпал ететін ерте сәулеттік ұсыныстарға Ле Корбюзьенің Immeubles-Villas (1922) және SITE's Highrise of Homes (1972) кіреді. SITE's Highrise of Homes 1909 жылғы Life Magazine теориясының жаңғыруы іспеттес. The Glass House кітабында Джон Хикс мұнара гидропоникумдарының салынған мысалдары құжатталған. Лангенлойс, Австриядағы Бағбандар мектебіндегі және Вена халықаралық бау-бақша көрмесіндегі (1964) шыны мұнарада орналасқан вертикалды фермалардың суреттері вертикалды фермалардың бар екенін көрсетеді.Hix, John. 1974. The glass house. Cambridge, Mass: MIT Press. Вертикалды фермерлікті мүмкін ететін технологиялық прецеденттерді жылыжай және гидропоника технологиясын дамыту арқылы бау-бақша тарихынан табуға болады. Ерте гидропоникумдар гидропоникалық технологияны құрылыс жүйелеріне біріктірді. Бұл бау-бақша құрылыс жүйелері жылыжай технологиясынан дамыды. Британдық Планетаралық қоғам Ай жағдайларына арналған гидропоникум жасады, ал басқа құрылыс прототиптері ғарышты зерттеудің алғашқы күндерінде әзірленді. Алғашқы мұнара гидропоникалық блоктары Арменияда жасалған.

Кейінірек жарияланған немесе салынған алдын ала мысалдар: Кен Йенгтің биоклиматтық зәулім ғимараты (Menara Mesiniaga, 1992 жылы салынған); MVRDV's PigCity, 2000; MVRDV's Meta City/ Datatown (1998–2000); Пич-Агюлераның Garden Towers (2001).

Кен Йенг аралас пайдаланылатын, азық-түлік өндіруді қамтитын 'биоклиматтық зәулім ғимарат' идеясын насихаттаған ең танымал сәулетші болып табылады.

 Вертикалды ферма 
Диксон Деспоммьер қоршаған орта денсаулығы ғылымдары және микробиология профессоры. Ол 1999 жылы медициналық экология сабағында аспиранттармен VF тақырыбын қайта ашты. Ол қаланың бір блогында 30 қабатты ферманың 50 000 адамды азық-түлікпен қамтамасыз ете алатынын болжады, оның ішінде көкөністер, жемістер, жұмыртқа және ет, гидропоникалық дақылдар жоғарғы қабаттарда өсірілуі мүмкін екенін, ал төменгі қабаттарда өсімдік қалдықтарымен қоректенетін тауықтар мен балықтарға қолайлы болатынын түсіндірді.

Деспоммьердің көптеген ұсыныстары экологиялық ғылым және инженерлік тұрғыдан сынға алынғанымен, Деспоммьер азық-түлік өндіруді өзгертудің өз тұжырымын сәтті насихаттады. Сыншылар жасанды жарықтандыру, жылу және басқа да операцияларға қажет қосымша энергия тұтынудың жақын тұтыну аймақтарындағы ғимараттың артықшылығынан асып түсетінін айтты.

Деспоммьер өзінің сыныбын тек Манхэттеннің (шамамен 2 000 000 адам) бүкіл халқын тек  шатыр бақтары арқылы азықтандыруды сынақтан өткізуге шақырды. Сынып шатыр бау-бақша әдістері тек халықтың екі пайызын ғана азықтандыра алатынын есептеді. Нәтижеге қанағаттанбаған Деспоммьер өсімдіктерді үй ішінде, тігінен өсіруді кездейсоқ ұсынды. 2001 жылға қарай вертикалды ферманың алғашқы жоспары енгізілді. Сұхбатында Деспоммьер вертикалды фермалардың қалай жұмыс істейтінін сипаттады:

Тәуелсіз түрде сәулеттік жобалар Крис Джейкобс, Эндрю Кранис және Гордон Графф жасаған.

2011 жылы Чикагодағы Plant ғимаратқа анаэробты қорыту қондырғысын салып жатқан. Бұл фермаға энергетикалық желіден тыс жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, анаэробты қорыту қондырғысы жақын маңдағы кәсіпорындардан қалдықтарды қайта өңдейді, олар басқаша жағдайда қоқыс тастайтын жерлерге түседі.

2013 жылы Association for Vertical Farming Мюнхенде, Германияда құрылған.

2014 жылға қарай Vertical Fresh Farms Буффалода, Нью-Йоркте жұмыс істеп, салат көкөністері, шөптер және өскіндер өсіруге маманданған. Наурызда әлемдегі ең үлкен вертикалды ферма Пенсильвания штатының Скрантон қаласында ашылды, Green Spirit Farms (GSF) салған. Компания бір қабатты ғимаратта орналасқан, аумағы 3,25 гектар, алты қабатты тіректерде 17 миллион өсімдік орналасқан. Ферма жылына 14 салат өнімін, сондай-ақ шпинат, қырыққабат, қызанақ, бұрыш, насыбайгүл және құлпынай өсіретін. Суды құрғатқышпен ферма атмосферасынан жинайды.

Киото негізделген Nuvege (айтылуы "жаңа көкөніс") терезесіз ферма жұмыс істейді. Оның LED жарықтандыруы екі түрдегі хлорофиллге қызмет етуге бапталған, біреуі қызыл жарықты, ал екіншісі көк жарықты жақсы көреді. Nuvege жылына 6 миллион салат бастарын шығарады.

АҚШ-тың Қорғаныс озық зерттеу жобалары агенттігі (DARPA) вакциналарға пайдалы ақуыздарды жасайтын генетикалық модификацияланған өсімдіктер өндіретін 18 қабатты жобаны басқарады.

 Дереккөздер 

Санат:Ауыл шаруашылығы