شاید تصور این که روزی مزارع بوجود آیند که بدون خاک و با مصرف آب بسیار کم نسبت به کشاورزی سنتی فعلی، بتوانند تولیدی چند برابری وارد چرخه غذایی انسان کنند کمی دور از انتظار باشد.
اما به لطف توسعه دانش و فن‌آوری در حال حاضر مزارع عمودی به سرعت در حال گسترش هستند و درآینده‌ای نه چندان دور تاثیر مهمی در تامین غذای بشر خواهند داشت.
70 درصد غذای بیشتر برای 2050
اگر روی کره زمین زندگی می‌کنید یکی از 7 میلیارد انسانی هستید که هر روز غذا می‌خورید. اما ظرف سه دهه آینده باید یکی از حیاتی‌ترین چالش‌های جهانی نسل‌مان در این زمینه مواجه خواهیم شد.
اگر چه تغییرات آب‌وهوایی دشواری در انتظارمان است اما در این مقاله به طور خاص در مورد چالش مهم غذا و کشاورزی بحث خواهیم کرد
در سال 2050 جمعیت کره زمین به 9.8 میلیارد می‌رسد که 68 درصد آن در مناطق شهری زندگی می‌کنند. برای سیر کردن این جمعیت عظیم باید میزان تولیدات کشاورزی را 70 درصد سطح فعلی افزایش دهیم. اگر تنها این اعداد مدنظر باشد نیاز است تا غذای بیشتری را در 30 تا 40 سال آینده به نسبت مجموع 10 هزار سال پیش از آن پرورش دهیم. اگر ساده‌تر بخواهیم بگوییم نه تنها جمعیت جهانی ما افزایش می‌یابد بلکه متراکم‌تر هم خواهد شد مجموع این دو فاکتور چنین شرایطی را رقم خواهد زد.
بنابراین نیاز خواهیم داشت تا غذای بیشتری با منابع و زمین کمتری پرورش دهیم. آن‌چه تلاش‌های ما را برای مواجه شدن با این تغییرات بزرگ جمعیتی پیچیده می‌کند چالش‌هایی است که صنعت کشاورزی امروز با آن روبه‌رو است.
تلفات بالای غذا
در سطح جهانی یک سوم کل غذایی که تولید می‌کنیم تلف می‌شود.
معادل 1.6 میلیارد تن غذا که در راه بازار خراب می‌شود یا در یخچال ها تاریخ مصرفش منقضی می‌شود (یا به‌راحتی توسط سوپرمارکت‌ها و رستوران‌ها در پایان روز دور ریخته می‌شود)
هر ساله تا 600 میلیون نفر از خوردن غذای آلوده مریض می‌شوند که بیان‌گر چالش‌های ما در حفظ سلامت غذا است.
شاید تعجب نکنید که صنعت کشاورزی بیشترین مصرف‌کننده مصرف آب شیرین در جهان است معادل 70 درصد مصرف جهانی
آینده غذا و کشاورزی | تلاش برای تحقیق و توسعه
شاید کمی آسوده خاطر شوید اگر بدانید صنایع کشاورزی و جنبش جهانی که توسط دانشگاه‌ها، شرکت‌ها و سازمان‌های غیردولتی فعال شده با هم تحقیقات همه جانبه‌ای را شروع کرده‌اند و فناوری جدیدی را توسعه می‌دهند که به همه این مسائل توجه کند و خیلی دهه‌هاست که آن‌را انجام می‌دهند.
یکی از این نوآوری‌های جدید در تولید غذا که در پارک‌های صنعتی آمریکای شمالی، در مراکز شهری آسیا و حتی در صحراهای خشک خاورمیانه اجرا شده است. کشاورزی در محیط‌های کنترل شده است.
منظور از کشاورزی در محیط کنترل شده، کشاورزی مقاوم در برابر آب‌وهوا یا اقلیم است. مزارع مورد نیاز برای این شیوه کشاورزی در محیط سرپوشیده و کنترل شده در مقابل آلودگی، تغییرات آب‌وهوا و حتی نور، راه‌اندازی می‌شوند
مزارع سه‌بعدی | مزارع عمودی
بسیاری از این مزرعه‌ها محصولات را به‌شکل سه بعدی و در قفسه‌های عمودی پروش می‌دهند که در مقابل مزارع دوبعدی سنتی قرار می‌گیرند. همین افزایش بعد به معنای تکثیر زمین مورد نیاز کشت است.
این نوع تولید محصول “کشاورزی عمودی سرپوشیده” نامیده می‌شود.
طی 5.5 سال گذشته فناوری در این زمینه توسعه داشته و این نوع تولید غذا بسیار موثر و مقرون به‌صرفه بوده است.
کشاورزی عمودی از لحاظ اقتصادی پدیده نسبتا جدیدی است. زیرا هنوز بازار بزرگ خود در بین مصرف‌کنندگان و متقاضیان را پیدا نکرده است.
دلیل آن موضوعاتی مثل بحث سلامتی محصولات، این‌که چگونه و در کجا تولید شده‌اند؟ چرا علی‌رغم فناوری پیشرفته و تولید انبوه قیمت بالایی دارند؟ است.
اما رفته‌رفته با افزایش هزینه تولید محصولات کشاورزی و رقابتی شدن آن، هزینه این نوع کشاورزی نیز کاهش خواهد یافت.
در حال حاضر برای ساخت یک مزرعه عمودی سرپوشیده باید ساختار سنتی کشاورزی خود را تغییر داده و آن را با مصنوعات جدید جایگزین کنید.
ویژگی‌های مزرعه عمودی | مزارعی بدون خاک
از نور خورشید شروع کنیم، در مزرعه‌های سرپوشیده عمودی نور طبیعی خورشید با نورهای مصنوعی جایگزین می‌شود. LED های مختلف جایگزین نور خورشید شده و برای هر گیاه نوری بهینه تنظیم می‌شود تا رشدی حداکثری داشته باشد.
در این مزارع برای بیشینه شدن تولید در یک سطح مشخص، بوسیله قفسه و در راستای عمودی مزرعه را توسعه می‌دهند. در برخی مزارع طبقات قفسه‌ها به 16 طبقه هم می‌رسد.
بدون خاک اما مغزی‌تر
نکته جالب دیگر عدم استفاده از خاک در این مزارع است. بیشتر مزارع عمودی “آب‌وهوا کشت” هستند به این معنی که به‌جای استفاده از خاک از مواد جایگزین نظیر اسفنج‌های پلی‌اورتان، کود برگ قابل تجزیه و مواد غیرآلی مثل سنگ مروارید و گلوله‌های سفالی استفاده می‌کنند.
دیگر ویژگی منحصر به فرد این مزرعه‌ها استفاده از یک ترکیب دقیق مواد غذایی است که در تاسیسات گردش می‌کنند و تصفیه می‌شود و نهایتا به ریشه گیاه تزریق می‌شود تا باعث رشد سریع گیاه شود. جالب است تحت این شرایط گیاه مغزی‌تر هم خواهد شد.
این مزارع از یک سیستم نظارتی پیچیده استفاده می‌کنند تا مشخصا تولید کارآمد و یکنواختی را افزایش دهند. ابزارهای این مزیت را هم ایجاد می‌کنند تا محصول تولید شده قابل رهگیری و امن باشد.
مزیت‌های مزارع عمودی
برخی از مزایای مشخص تولید به این روش عبارتند از :
تولید سبزیجات در تمامی سال با کیفیتی یکنواخت و قابل‌پیش‌بینی
کارآمدی و بهره‌وری چشمگیر از منابع برای تولید مواد غذایی
در هر کیلوگرم تولید سبزیجات به این روش صدها لیتر آب در مقایسه با شیوه‌های سنتی صرفه‌جویی می‌شود.
علاوه بر صرفه‌جویی در آب، صرفه‌جویی مشابهی در کود هم می‌شود.
در یک نمونه از این مزارع تولید هر متر مربع بیش از 35 برابر حالت سنتی تولید محصولات کشاورزی است
این مزارع هنگام تولید محصولات اصطلاحا آب‌بندی می‌شوند منظور از این اصطلاح جلوگیری از ورود هرگونه آلودگی و آفت به مزرعه است. بنابراین در مزارع عمودی به‌صورت کامل استفاده از حشره‌کش‌ها منتفی است و به‌لحاظ سلامتی فاکتور بسیار مهمی است.
چالش‌های مزارع عمودی
البته نمی‌توان گفت که این مزارع قادر به تولید هر نوع محصولی در مقیاس وسیع هستند. یکی از بزرگترین این مزارع می‌تواند روزانه 30.000 دسته سبزیجات تولید کند.
همراه با هر فن‌آوری یا اختراع اشکالاتی هم وجود دارد. تولید محصول به این روش می‌تواند به‌لحاظ انرژی بسیار پرمصرف باشد.
همچنین این مزارع تنها می‌توانند انواع کمی از انواع سبزیجات تجاری را تولید کنند. هزینه‌های تولید به این روش کماکان در سطح بالایی قرار دارد.
آینده روشن مزارع عمودی
برای حل این مشکل بعضی از بزرگترین و پیچیده‌ترین مزارع سرمایه‌گذاری‌های هنگفتی انجام داده‌اند. تمرکز اولیه آن‌ها بر کارآمدی انرژی و کاهش مصرف آن معطوف است.
تلاش می شود تا LED هایی با کارایی بالاتر تولید شوند. ساخت لیزرهایی با تاثیر بالا بر رشد گیاهان و استفاده از کابل‌های غیرنوری برای انتقال نورمستقیم خورشید به داخل مزارع سرپوشیده از دیگر اقدامات انجام شده است. طی این فرآیند در طول روز می‌توان از نور خورشید استفاده کرد تا نیاز به مصرف نور مصنوعی در مزرعه کاهش یابد.
همچنین یکی از هزینه‌های بالای این طرح استفاده از نیروی کار و هزینه استخدام نیروی انسانی است. در حال حاضر استفاده از ربات‌ها برای انجام امور پیچیده در مزرعه در دستور کار قرار دارد که موجب کاهش هزینه‌ها تا سطح بالایی شده است.
مزارع عمودی درحال توسعه
حتی اگر نشود کارایی مدنظر در منابع را میسر ساخت. احداث مزارع مرتفع و سرپوشیده یا مزارع عمودی در داخل و اطراف شهر کمک شایانی به کوتاه شدن زنجیره تامین محصولات کشاورزی می‌کند.
افزایش سطح مغزی محصولات از دیگر منافع این طرح است.
تحت این شرایط امکان دسترسی به سبزیجات تازه و مغذی در هر زمانی حتی در محروم‌ترین نقاط دنیا میسر خواهد بود.
حتی سازگاری مزارع عمودی با نمای شهری می‌تواند به افزایش بهره‌وری زیرساخت‌های شهری کم‌بهره و بی‌فایده نیز کمک کند.
خدمات سفرهای مشترک می‌تواند به حذف صدها هزاز خودور حمل و نقل جاده‌ای کمک کند. همچنین نیاز به پارکینگ‌های شهری نیز کاهش خواهد یافت.
مثلا در پکن مزرعه‌های عمودی در سازه‌های کم‌استفاده مثل پارکینگ‌ها و اطراف هتل‌ها برای پرورش سبزیجات مورد استفاده قرار گرفته است.
زیرساخت‌های کم‌بهره تنها محدود به پروژه‌های بزرگ عمرانی شهری نمی‌شوند. حتی می‌تواند فضاهای کوچک‌تری مانند کناره بی‌استفاده رستوران‌ها هم باشد.
منبع: دورنما