Agricultura pe verticală este practica creșterii culturilor pe straturi suprapuseBirkby, Jeff (January 2016). "Vertical Farming ". ATTRA Sustainable Agriculture Program. Retrieved October 28, 2019.. Aceasta încorporează deseori agricultura în mediu controlat, care are drept scop optimizarea creșterii plantelor, împreună cu tehnici agricole fără sol, precum hidroponia, acvaponia și aeroponia. Câteva structuri folosite pentru amenajarea sistemelor de agricultură pe verticală sunt: clădiri, containere maritime, tuneluri subterane și puțuri miniere.
Conceptul modern de agricultură pe verticală a fost propus în 1999 de către Dickson Despommier, profesor în domeniul Sănătății Publicului și a Mediului la Universitatea Columbia"Dickson Despommier | Columbia University Mailman School of Public Health ". www.mailman.columbia.edu. Retrieved 2019-11-04.. Despommier a creat împreună cu studenții săi un design pentru o fermă zgârie-nori, care ar putea hrăni 50.000 de oameniCooper, Arnie. "Going Up? Vertical Farming in High-Rises Raises Hopes". Pacific Standard. Retrieved 2019-11-04.. Deși nu a fost pus în practică, designul a popularizat cu succes conceptul de agricultură pe verticală. Utilizarea curentă a fermelor verticale, împreună cu alte tehnologii de ultimă generație, precum LED-urile specializate, au rezultat într-un randament de 10 ori mai mare decât cel al metodelor tradiționale de cultivare.Benke, Kurt; Tomkins, Bruce (2017-01-01). "Future food-production systems: vertical farming and controlled-environment agriculture". Sustainability: Science, Practice and Policy. 13 (1): 13–26. doi:10.1080/15487733.2017.1394054. Au existat mai multe implementări ale sistemelor de agricultură pe verticală în comunități precum: Japonia, PaigntonFredani, Kevin (June 2010). "Vertical Plant Production as a Public Exhibit at Paignton Zoo" (PDF). Proceedings pf the 4th Global Botanic Gardens Congress., Israel"Green Zionist Alliance (GZA) - Bold Resolutions for 36th World Zionist Congress". Green Prophet | Impact News for the Middle East. 2010-06-01. Retrieved 2019-11-08., Singapore"First commercial vertical farm opens in Singapore - Channel NewsAsia". 2012-10-27. Archived from the original on 2012-10-27. Retrieved 2019-11-08., ChicagoMeghna (2017-06-20). "Vertical Farms in Cities are the Future of Urban Farming". Evolving Science. Retrieved 2019-11-08., München"AGRITECTURE - Vertical Farming Technology Trends". 2015-06-11. Archived from the original on 2015-06-11. Retrieved 2019-11-08., LondraGrossman, David (2018-12-03). "Abandoned Coal Mines Could Be Future of Farming". Popular Mechanics. Retrieved 2019-11-08. și Lincolnshire."The Future of Farming: Robots, Bees and Vertical Farms". AGRITECTURE. Retrieved 2019-11-08.
Principalul avantaj al utilizării tehnologiilor de agricultură pe verticală este obținerea unui randament mai mare al culturilor, pentru care este necesară o suprafață mai mică de teren."Indoor farming and outdoor farming average yield per acre worldwide 2015". Statista. Retrieved 2019-11-07. Un alt avantaj urmărit este posibilitatea de a cultiva simultan o varietate mai mare de culturi , deoarece acestea nu împart aceleași parcele de teren în timp ce cresc. În plus, culturile sunt rezistente la perturbări meteorologice datorită amplasării lor în interior, ceea ce înseamnă că mai puține culturi vor fi pierdute drept urmare a fenomenelor meteorologice extreme sau neașteptate. În ultimul rând, agricultura pe verticală este mai puțin dăunătoare plantelor și animalelor sălbatice, deoarece folosește o suprafață limitată de teren, ceea ce duce la conservarea mai bună a florei și faunei locale.Navarro, Laetitia M.; Pereira, Henrique M. (2012-09-01). "Rewilding Abandoned Landscapes in Europe". Ecosystems. 15 (6): 900–912. doi:10.1007/s10021-012-9558-7. ISSN 1435-0629.
În comparație cu agricultura tradițională, tehnologiile de agricultură pe verticală se confruntă cu provocări economice privind costurile mari de pornire. În statul Victoria, din Australia, o „fermă pe verticală cu 10 etaje” ar costa de peste 850 de ori mai mult pe metru cub de teren arabil decât o fermă tradițională din zona rurală . De asemenea, fermele verticale se confruntă cu solicitări mari de energie din cauza utilizării de lumină suplimentară, precum cea a luminilor LED. În plus, dacă se folosește energia neregenerabilă pentru a satisface aceste cerințe energetice, fermele verticale ar putea polua mai mult decât fermele tradiționale sau serele.
Tehnici de agricultură pe verticală
Hidroponia Hidroponia este o tehnică de creștere a plantelor fără solResh, Howard M. Hydroponic food production : a definitive guidebook for the advanced home gardener and the commercial hydroponic grower (Seventh ed.). Boca Raton, FL. ISBN 9781439878699. OCLC 823654700.. În sistemele hidroponice, rădăcinile plantelor sunt scufundate în soluții lichide cu macronutrienți, azot, fosfor, sulf, potasiu, calciu și magneziu, dar și oligoelemente, precum fier, clor, mangan, bor, zinc, cupru și molibden. De asemenea, pentru a oferi sprijin rădăcinilor, în locul solului este folosit un mediu inert (inactiv din punct de vedere chimic), spre exemplu pietrișul, nisipul sau rumegușul .
Avantajele hidroponiei includ capacitatea de a crește recolta pe arie și de a reduce consumul de apă. Un studiu a arătat că, în comparație cu agricultura convențională, cea hidroponică ar putea crește recolta unei suprafețe de salată de aproximativ 11 ori, necesitând de 13 ori mai puțină apăLages Barbosa, Guilherme; Almeida Gadelha, Francisca Daiane; Kublik, Natalya; Proctor, Alan; Reichelm, Lucas; Weissinger, Emily; Wohlleb, Gregory M.; Halden, Rolf U. (June 2015). "Comparison of Land, Water, and Energy Requirements of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods". International Journal of Environmental Research and Public Health. 12 (6): 6879–6891. doi:10.3390/ijerph120606879. ISSN 1661-7827. PMC 4483736. PMID 26086708.. Datorită acestor avantaje, hidroponia este sistemul de creștere predominant în agricultura pe verticalăBirkby, Jeff (January 2016). "Vertical Farming ". ATTRA Sustainable Agriculture Program. Retrieved October 28, 2019.. miniatura| Acvaponie cu somni
Acvaponia Termenul acvaponie a fost creat prin unirea a două cuvinte: acvacultură, care se referă la piscicultură, și hidroponie - tehnica de cultivare a plantelor fără sol Kledal, Paul Rye (2018). Hai, Faisal I.; Visvanathan, Chettiyappan; Boopathy, Ramaraj (eds.). Sustainable Aquaculture. Applied Environmental Science and Engineering for a Sustainable Future. Springer International Publishing. pp. 173–190. ISBN 9783319732565.. Acvaponia duce hidroponia cu un pas înainte, combinând producția de plante terestre cu producția de organisme acvatice într-un sistem cu circuit închis care imită natura însăși. Apa reziduală din rezervoarele cu pești, bogată în nutrienți, este filtrată de o unitate de flotație, iar apoi se îndreaptă spre un biofiltru, unde amoniacul toxic este transformat în nitrați nutritivi. În timp ce absorb nutrienți, plantele purifică apa reziduală, care este reciclată pentru rezervoarele cu pești. În plus, plantele consumă dioxidul de carbon produs de pești, încălzind astfel apa din rezervoare și ajutând la menținerea unei temperaturi constante în seră pe timp de noapte pentru a economisi energie. Întrucât majoritatea sistemelor comerciale de agricultură pe verticală se concentrează pe producerea de legume care cresc repede, acvaponia, care include și o componentă de acvacultură, nu este în prezent utilizată la fel de mult ca hidroponia convențională.
Aeroponia
Invenția aeroponiei a fost motivată de inițiativa propusă de NASA (Administrația Națională Aeronautică și Spațială) în anii '90 de a găsi un mod eficient de a cultiva plante în spațiu"Progressive Plant Growing Has Business Blooming " (PDF). NASA Spinoff: 64–67. 2016.. Spre deosebire de hidroponia și acvaponia convențională, aeroponia nu necesită niciun mediu lichid sau solid pentru a cultiva planteMytton-Mills, Helen (2018), Dastbaz, Mohammad; Naudé, Wim; Manoochehri, Jamileh (eds.), "Reimagining Resources to Build Smart Futures: An Agritech Case Study of Aeroponics", Smart Futures, Challenges of Urbanisation, and Social Sustainability, Springer International Publishing, pp. 169–191, doi:10.1007/978-3-319-74549-7_10, ISBN 9783319745497, retrieved 2019-10-30. În schimb, este dispersată o soluție lichidă cu nutrienți în camerele de aer, unde plantele sunt suspendate. Aeroponia este fără îndoială cea mai sustenabilă tehnică de creștere fără sol, deoarece folosește cu până la 90% mai puțină apă decât cele mai eficiente sisteme hidroponice convenționale și nu necesită înlocuirea mediului de creștere. Mai mult decât atât, absența unui mediu de creștere permite sistemelor aeroponice să adopte un design vertical, care economisește și mai multă energie, datorită gravitației, care elimină automat excesul de lichid. Pe de altă parte, sistemele hidroponice orizontale clasice necesită adesea pompe de apă pentru a controla excesul de soluție. În prezent, sistemele aeroponice nu au fost aplicate pe scară largă în agricultura pe verticală, dar încep să atragă atenția în mod semnificativ.
Agricultura în mediu controlat Agricultura în mediu controlat (AMC) (Controlled-environment agriculture) constă în modificarea mediului natural pentru a crește randamentul culturilor sau pentru a extinde sezonul de creștereJensen, Merle (2002-06-01). "Controlled environment agriculture in deserts, tropics and temperate regions - A world review". Acta Horticulturae. 578. doi:10.17660/ActaHortic.2002.578.1.. Sistemele AMC sunt instalate de obicei în structuri închise, sere sau clădiri, unde factorii de mediu pot fi controlați, inclusiv aerul, temperatura, lumina, apa, umiditatea, dioxidul de carbon și nutriția plantelor. În sistemele de agricultură pe verticală, sistemele AMC sunt adesea utilizate împreună cu tehnicile de agricultură fără sol, precum hidroponia, acvaponia și aeroponia.
Tipuri de agricultură pe verticală
Ferme verticale în clădiri Clădirile abandonate sunt adesea refolosite pentru agricultura pe verticală. Spre exemplu, ferma din Chicago numită „The Plant”. Inițial, aceasta era o fabrică veche de ambalare a cărniiCNN, Lauren Said-Moorhouse, for. "'Vertical farm' blossoms at meatpacking plant". CNN. Retrieved 2019-10-31.. Cu toate acestea, se construiesc și clădiri noi, special pentru sisteme de agricultură pe verticală. De exemplu, o companie numită „Vertical Harvest” a construit o seră hidroponică cu trei etaje lângă o parcare din Jackson, Wyoming și își propune să crească anual 100.000 de pfunzi (45 tone) de legume și fructe"This vertical farm will provide Wyoming residents with 100,000 lbs of fresh produce each year". Retrieved 2019-10-31..
Ferme verticale în containere maritime Containerele maritime reciclate sunt o opțiune din ce în ce mai populară pentru găzduirea sistemelor de agricultură pe verticalăBirkby, Jeff (January 2016). "Vertical Farming ". ATTRA Sustainable Agriculture Program. Retrieved October 28, 2019.. Containerele maritime funcționeaza pe post de încăperi modulare, standardizate pentru cultivarea mai multor plante. Acestea sunt adesea echipate cu LED-uri, sisteme hidroponice etajate, sisteme inteligente pentru controlarea climei din interior și sisteme de monitorizare. Mai mult, prin suprapunerea containerelor maritime, fermele pot economisi și mai mult spațiu și pot obține o recoltă mai mare pe picior pătrat (0.09 m²). În prezent, pe piață există numeroase unități comerciale de containere maritime pentru agricultură pe verticală, precum „Greenery” de la Freight Farms"The Greenery ". Freight Farms. Retrieved 2019-11-01. și „TerraFarm” de la Local RootsGitig, Diana (2017-12-16). "Local Roots: Farm-in-a-box coming to a distribution center near you". Ars Technica. Retrieved 2019-11-01..
Ferme subterane