26 марта 2017 в 20:43

Роботизированная вертикальная ферма выращивает растения на 400% эффективнее обычной фермы

Население Земли постоянно растет, соответственно, увеличивается потребность в продуктах питания. Об этом говорят уже много лет, причем некоторые ученые считают, что в скором времени планета не сможет прокормить всех людей. Другие специалисты утверждают, что никакой проблемы с едой для людей нет, нужно лишь разработать новые способы культивирования растений, чтобы получать больше биомассы в единицу времени. Причем растения нужны не только людям, но и животным, которых выращивает человек для своих нужд, особенно - для крупного рогатого скота.

Один из наиболее перспективных способов достижения желаемого - создание вертикальных ферм . Многоэтажные стеллажи или даже здания с растениями на каждом ярусе делают возможным получение зеленого продукта в больших количествах даже в черте города. Здесь на помощь приходят и высокие технологии. Например, сельскохозяйственная компания FodderWorks разработала полностью автономную систему, которая способна работать без участия людей, работая гораздо более эффективно, чем фермер-человек.

Во всяком случае, за единицу времени эта вертикальная ферма-робот выращивает на 400% больше биомассы, чем человек. Ее достоинство не только в скорости работы но и в том, что она практически не использует плодородные почвы, а также потребляет совсем немного воды по сравнению с обычными сельскохозяйственными угодьями.

«Такая система совместима с любыми злаковыми культурами. Но ее можно использовать и для культивирования любых других растений, которых могут употреблять в пищу как люди, так и животные», - говорят авторы идеи.

Процесс выращивания довольно простой. Семена размещаются в специальных ящиках, которые устанавливаются на полках. Здесь их начинают освещать и давать воду с питательными веществами. Через шесть дней семена прорастают, образуя плотные зеленые «маты». Эту биомассу вполне можно использовать в качестве корма для крупного рогатого скота. Причем не требуются ни удобрения, ни ядохимикаты. А стоимость биомассы при таком способе работы составляет около 15 центов за килограмм (6 центов за фунт). Большой плюс корма в том, что это не сухое сено, а полноценное растение, которое гораздо более полезно для животных, чем сено. Надо думать, что рогатым питомцам ферм сочная свежая зелень придется больше по вкусу, чем сухая трава. Хотя, откуда нам, людям, об этом знать.

Зеленый корм для скота такого типа - не новинка, он используется давно. Проблема в том, что обычно нужны работники для ухода за системой, поскольку речь идет о ручном труде. Если нанять много людей - себестоимость корма будет высокой. Если сотрудников фермы будет мало - то не получится выращивать необходимое для животных количество корма. Но если система будет автоматизированной, этих проблем удастся избежать. Вот, почему разработчики из FodderWorks решили создать свою систему.

Она может стать спасением для мелких фермеров, тех, кто не может позволить себе наемных работников для расширения масштабов своей работы и увеличения объемов производства продуктов питания. Как считают представители FodderWorks, теперь «наши партнеры могут себе позволить быть эффективными, самостоятельно ведя свой бизнес, что может стать стимулом для создания большего количества рабочих мест в сельскохозяйственной сфере».

Роботизированная ферма, о которой идёт речь, сама засыпает зерно в ящики, сама выставляет необходимый режим питания и освещения. Через шесть дней ферма-робот собирает получившийся продукт и пакует его. Человек нужен только для того, чтобы дать выращенный корм скоту. В принципе, автоматизировать можно и это, что с успехом используют многие сельскохозяйственные предприятия.

Стоимость одной робо-фермы, способной вырастить тонную растений в день, составляет $233 000. Система с производительностью 12 тонн растений в день составляет $996 000, то есть себестоимость тонны получается меньшей, чем у робо-фермы небольшого размера.

Автоматизация производства продуктов питания - не новость. Этой проблемой занимаются как частные компании, так и научные организации. Не так давно на Geektimes описывалась аквапоническая ферма Verticulture, которая дает возможность одновременного производства рыбы (тилапия) и растений (базилика). На сегодняшний момент ферма Verticulture представляет собой систему из баков с водой и стеллажей высотой до 3 метров. Тилапия живет в баках, а ящики с базиликом сообщаются при помощи труб с емкостями с рыбой. Между ними расположены емкости с бактериальной культурой, где идет переработка отходов жизнедеятельности рыб в нитратное удобрение. Корни растений получают питательные вещества, а вода очищается от солей, возвращаясь к рыбам уже очищенной.

Эта запатентованная Urban Produce «система вертикального выращивания с высокой плотностью размещения» снижает расходы топлива и другие издержки на транспортировку продукции, использует на 80% меньше удобрений по сравнению с традиционными способами выращивания и может сама получать воду для растений из влажного воздуха, рассказывает президент и генеральный директор компании Эдвин Хортон. «Конечная цель - стать полностью независимыми от энергосетей», – добавляет он.

AeroFarms построила вертикальную ферму площадью около 6500 кв. м в здании бывшего сталелитейного завода в Нью-Джерси. Там компания выращивает рукколу и другую листовую зелень методом аэропоники. Высота стеллажей достигает 11 м. AeroFarms получила более $50 млн от инвесторов, среди которых Prudential и Goldman Sachs. Компания поставляет свою продукцию в магазины нескольких штатов и рассчитывает, что ее система появится и в других городах по всему миру, говорит ее генеральный директор Дэвид Розенберг.

Такие фермы не могут полностью удовлетворить потребности городов в продовольствии, говорит Генри Гордон-Смит, управляющий директор Blue Planet Consulting Services, специализирующейся на разработке и управлении городскими сельскохозяйственными проектами. На вертикальных фермах выращивают в основном листовую зелень - такой продукт быстро оборачивается и обеспечивает денежный поток в бизнесе, постоянно требующем серьезных вложений. Выращивание других овощей и фруктов требует больше пространства и может не иметь экономического смысла, учитывая стоимость искусственного освещения, указывает Гордон-Смит. Вряд ли таким способом будут выращивать пшеницу, рис и другие подобные продукты - у них более длительный срок хранения, их проще складировать и доставлять издалека.

Запуск и работа городской фермы обходятся дорого. AeroFarms только предстоит стать прибыльной, Розенберг ждет, что это произойдет в ближайшие месяцы, после того как новая ферма позволит увеличить масштабы бизнеса. Urban Produce в этом году стала рентабельной, отчасти за счет акцента на особых продуктах, таких как микрозелень, говорит Хортон, основавший компанию в 2014 г. Компания FarmedHere, один из пионеров отрасли в США, в прошлом году закрыла свою ферму в окрестностях Чикаго и объединилась с другой компанией. По словам ее сооснователя Пола Хардеджа, успеху отчасти помешали регуляторные бюрократические барьеры, к тому же стоило размещать ферму подальше от центра города, чтобы сэкономить на аренде помещения.

Новые технологии улучшат экономику вертикальных ферм, надеется Гордон-Смит. Новые камеры, сенсоры и приложения для смартфонов помогают следить за ростом растений. Одна компания даже разрабатывает очки с функцией дополненной реальности, помогающие работникам ферм определить, какие растения готовы к сбору. «Будущее для вертикальных ферм выглядит блестящим, но если вы начинаете такой бизнес сегодня, будьте готовы к трудностям», – говорит Гордон-Смит.

Власти некоторых городов пытаются способствовать появлению городских ферм и облегчают регуляторные барьеры. Так, в мэрии Атланты в 2015 г. появилась должность директора по городскому сельскому хозяйству. Власти города предоставили кредит на развитие проекту BetterLife Growers: осенью в одном из районов Атланты появятся теплицы, где будут выращивать салаты и зелень в так называемых садах-башнях - толстых трубах, помещенных в большие баки. Питательной средой для растений станет субстрат на основе минеральной ваты. Компания рассчитывает, что ее проект создаст рабочие места для местных жителей, а первыми покупателями ее продукции станут местные школы и больницы.

Немецкая Agrilution разработала технологическое решение для выращивания зелени и овощей на любой кухне. В этом году она выпускает в продажу прибор, похожий на мини-холодильник. Он оборудован светодиодным освещением и автоматической системой полива, которой можно управлять со смартфона. Стартовая цена – 2000 евро, но компания рассчитывает, что в течение пяти лет производство и продажи станут действительно массовыми, что позволит снизить цену и сделать прибор доступным для большинства жителей развитых стран.

Австралийская Biofilta вывела на рынок свою модульную систему Foodwall, которую можно установить на балконе, крыше или заднем дворе. Для полива растений можно использовать дождевую воду, для удобрения – компост из пищевых отходов. Сооснователи компании разработали Foodwall, когда узнали, что, по прогнозам экспертов, к 2050 г. только 18% овощей и фруктов, потребляемых жителями Мельбурна, будет выращиваться в его окрестностях. «Мы были в шоке. А потом мы посмотрели на тенденции в других странах и поняли, что там происходит то же самое», – вспоминает генеральный директор Biofilta Марк Нойс.

Перевела Надежда Беличенко

Компания «РусЭко» в первом квартале 2019 года намерена запустить в Москве городскую ферму для выращивания зелени и ягод. Согласно собственным данным, комплекс станет крупнейшим подобным проектом в мире, на первом этапе будет производиться около 20 сортов зелени в объеме 25 т в день.

Уже получена первая опытная партия шпината, базилика, редиса, мелиссы, рукколы, различных сортов салата и микрозелени, сообщает пресс-служба холдинга. «На полках магазинов и в ресторанах свежая органическая зелень появится уже в начале следующего года», — пообещал председатель совета директоров «РусЭко» Евгений Антипов.

Ферма, использующая при производстве органическую гидропонику, располагается в бывшем здании табачной фабрики «Лиггетт-Дукат» на юге Москвы. Ранее в декабре градостроительно-земельная комиссия согласилась с переоборудованием многоуровневого паркинга под городскую ферму, сообщала пресс-служба Москомстройинвеста. В сообщении уточнялось, что «в связи с низким спросом на машиноместа инвестор (ООО «РусЭко») намерен переоборудовать здание под выращивание зеленных сельскохозяйственных культур по технологии вертикального сельского хозяйства».

Посевная площадь составляет до 67 тыс. кв. м, перспективная производственная мощность — 50 т в день, отмечает пресс-служба «РусЭко». «С таким объемом и площадью мы — самая крупная городская ферма в мире и намерены удерживать этот статус», — заверил Антипов. Так, перспективная посевная площадь Oasis Biotech из США, открывшейся летом 2018 года, составляет 20 тыс. кв. м. Другой производитель из США — компания AeroFarms, чьи мощности расположены в бывшем сталелитейном цехе под Нью-Йорком, работает на 6,5 тыс. кв. м и производит до 4 т готовой продукции, сравнил он.

Объем инвестиций в создание первой очереди превышает 5 млрд руб. По данным kartoteka.ru, ООО «РусЭко» создано в декабре 2017 года с уставным капиталом 2,85 млрд руб. Акционерами компании являются Андроник Амбарцумов (16,5%), Артур Шупер-Хубларян (16,5%), а также закрытый паевой комбинированный инвестфонд «Лайм» (63%).

Развитие умных городов — один из глобальных трендов, рынки технологий и продуктов для умных городов оценочно вырастут до более чем $1,5 трлн к 2025 году, говорит директор Центра научно-технологического прогнозирования Высшей школы экономики Александр Чулок. Создание вертикальных урбанизированных ферм позволяет уменьшить транспортное плечо между производителем и потребителем, что особенно актуально для России, акцентирует он. В то же время концепция умного города предполагает жесткие требования к продукции: она должна поставляться точно в срок, соответствовать критериям стоимости, экологичности. «Эти тренды очень мощные и открывают очень большие рынки, — прокомментировал Чулок «Агроинвестору ». — Хотя, конечно, у них есть и противники, утверждающие, что проще еще распахать земли».

Вертикальные городские теплицы позволяют получать стабильный урожай круглый год, а размещать такие теплицы можно на неиспользуемых площадях — инженерных этажах и в подвалах, отмечает руководитель департамента развития бизнеса и интегрированных решений Panasonic Россия Герман Гаврилов. Компания Panasonic развивает направление вертикального городского овощеводства несколько лет, ее фабрики овощей работают в Китае, Сингапуре, Японии. В 2016 году Panasonic начал сотрудничество с фондом «Сколково», а в 2017-м в здании технопарка была оборудована агролаборатория, где на площади 75 кв. м разместилась пилотная вертикальная теплица. В начале декабря Panasonic подписал с девелоперской компанией «Лидер-Инвест» меморандум о сотрудничестве, в рамках которого компании намерены приступить к созданию городских вертикальных теплиц для выращивания овощей в жилых комплексах. Первым таким комплексом может стать строящийся ЖК «Крылья» на юго-западе Москвы.

Выращивание растений возможно без почвы методом гидропоники, при котором питание корням растений происходит с помощью растворённых в воде минеральных веществ. Корни растений, находящиеся в среде из глиняных шариков или кокосовых волокон не разрастаются так, как в почве в поисках воды и питательных веществ. Компактность гидропоники позволяет использовать её в домашних условиях, а тот факт, что растения не тратят энергию на обширную корневую систему, значительно ускоряет их рост и созревание плодов. Выращивание без почвы открывает широкие возможности для агрикультуры даже в городских условиях для самообеспечения продуктами питания.

Разведение вертикальных ферм на любых окнах независимо от количества солнечного света или уровня влажности вызывает по всему миру большой интерес городских фермеров, объединивших свои усилия для разработки системы вертикальных грядок, которые можно изготовить из переработанных материалов. Самый простой вариант заключается в использовании пластиковых бутылок вместо горшков, которые обеспечиваются по трубке водой с разведёнными в ней минеральными веществами. Циркулирующая благодаря насосу вода омывает корни, обеспечивая необходимыми питательными веществами все растения, включая пряные травы, салаты, бобовые, кабачки, томаты или клубнику. Оконная ферма требует минимального ухода: смена воды раз в неделю и прочистка рабочих компонентов раз в месяц. Опыление растений производится вручную с помощью кисточки, сбор урожая пряностей происходит ежедневно — травы подрезаются ножницами.

Использование полезной вертикальной площади окна позволяет самостоятельно без больших усилий выращивать свежие продукты питания, кроме того растения очищают воздух, производят кислород и украшают окно, особенно в период цветения. Американская компания Windowfarms производит готовые наборы для оконных ферм, на её сайте можно изучить схемы для самостоятельного проектирования фермы из собственных комплектующих.

К 2050 году количество жителей на планете увеличится до 10 млрд, а 80% из них будут жить в городах. И этих людей нужно будет чем-то кормить. Потому и появилась инициатива создавать фермы в городских условиях, которые не займут много места и всегда будут рядом. Первые из них уже показали свою эффективность, но неизвестно, как быстро они смогут окупиться.

Вертикальная ферма создает идеальные условия для растений.

В ней их можно выращивать целый год.

Вертикальная ферма может состоять из секторов для:

аэропоники - выращивание в воздушной среде без использования почвы;

гидропоники - выращивание в искусственной среде без почвы;

аквапоники – выращивание в водной среде.

Эти сектора подпитываются альтернативными источниками энергии, повышая экологичность продукта.

Солнечные батареи и генераторы на биогазе в 30-этажной ферме могут генерировать до 56 млн киловатт энергии, в то время как для ее функционирования нужно всего 26 млн киловатт.

Это значит, что ферма станет полностью энергетически независимой. Секторам с гидропоникой нужно на 70% меньше воды, чем растениям, которые находятся на полях. Это объясняется идеально созданными условиями для выращивания, отсутствием привычной почвы, которая поглощает большую часть влаги, и капельным орошением - система постоянно добавляет воду растениям словно капельница, а не обрушивает на них большой и разовой поток. Идеальные условия создаются благодаря контролю температуры, углекислого газа и влажности воздуха - оставаясь неизменными, они позволяют выращивать культуры целый год. Также повышается урожайность культур на акр в 4-6 раз по сравнению с традиционным выращиванием на полях

Конструкция вертикальной фермы защищает культуры от погодных катаклизмов и гарантирует полный урожай. А на выходе получается экологичный товар, так как здесь практически не используются пестициды.

Выращенный продукт можно отправить в ресторан недалеко от фермы, или сразу же доставить в ближайшие торговые сети - расходы на логистику уменьшаются, так как ферма находится уже в городе.

Самые большие и первые фермы начали появлятся в Азии и США.

Sky Greens в Сингапуре - это первая коммерческая вертикальная ферма в мире. Растения выращиваются на 38-ярусной башне, которая напоминает букву "А". Башни вращаются вокруг алюминиевых балок, которые обеспечивают правильное распределение воды, солнечного света и воздуха для растений.

FarmedHere - первая вертикальная ферма в США, которая сертифицирована USDA. Растения выращиваются благодаря аэропонике. В воду с растениями помещается рыба тилапия, богатая питательными веществами. Они поглощаются культурами и ускоряют их рост, а вода очищается для нормального развития тилапии.

Mirai Corp в Японии - самая большая вертикальная ферма в мире, площадью 25 000 м2. Для работы ферме нужно на 40% меньше энергии, на 80% меньше удобрений, и на 99% меньше воды, чем для обычной фермы. А продуктивность увеличилась в 100 раз - в день производитися 10 000 головок латука.

Aerofarms В США – одна из самых больших вертикальных ферм в мире. Площадь фермы составит 6500 кв.м., и ежегодно она будет приносить около 900 тонн листьев для салата.

Растениям, которые там выращиваются, не требуется солнечный свет и земля, и нужно в 20 раз меньше воды, чем для традиционной фермы.

Но у этих ферм есть большая проблема - их стоимость и содержание.

Критики вертикальных ферм ставят под сомнение их потенциальную прибыльность.

Например, капитальные затраты, а также дополнительные расходы на электроэнергию для освещения и отопления могут перевесить любые выгоды. Ведь установить комплекс сантехнических и лифтовых систем для распределения пищи и воды в 30-ти этажном здании - не так просто и дорого.

В то время как традиционным фермам не нужны такие технические ухищрения, чтобы начать работу с культурой.

Вертикальные фермы - это новое направление в агробизнесе, которое может полностью его изменить.

Но пока что мы можем получить только зелёные овощи и рыбу. Лишь некоторые вертикальные фермы выращивает что-то помимо зелени, например, Pasona O2 - она специализируется на томатах. Возможно, в будущем обычный "борщевой набор" в полном составе тоже перекочует на вертикальную ферму, и поля как таковые изживут себя. Но это ещё только в планах. Ведь такие фермы дорого и нелегко обслуживать.