การทำฟาร์มแนวตั้งกำลังแพร่กระจายไปทั่วยุโรป และกำลังทำการวิจัยเกี่ยวกับพืชผลชนิดใหม่ทุกประเภท แต่ก็ยังมีความท้าทายที่ต้องเอาชนะ
อาคารสำนักงานว่างเปล่าที่ซึ่งพืชผลสามารถเติบโตซ้อนทับกันชั้นแล้วชั้นเล่า หรือในภาชนะในละแวกของคุณ การทำฟาร์มแนวตั้งนั้นมีความเป็นไปได้มากมาย คุณสามารถปลูกพืชได้ทุกที่ที่คุณต้องการ คุณไม่จำเป็นต้องมีฟิลด์สำหรับมัน การเพาะปลูกเป็นไปอย่างยั่งยืน มีประสิทธิภาพและควบคุมอย่างเต็มที่ คุณไม่จำเป็นต้องใช้ยาฆ่าแมลง ไม่มีการปล่อยสารอาหาร และการใช้น้ำเพียงระหว่าง 2 ถึง 4 ลิตรต่อผักหนึ่งกิโลกรัม ยังคงมีปัญหาใหญ่คือการใช้พลังงาน เรายังคงทำงานอย่างหนักเพื่อสิ่งนั้น
การทำฟาร์มแนวตั้งกำลังเพิ่มขึ้นทั่วยุโรป เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปลูกพืชในเขตเมืองที่มีพื้นที่จำกัด มันยังสามารถรับประกันความมั่นคงทางอาหารในประเทศที่ไม่ปรับตัวให้เข้ากับการเกษตรแบบดั้งเดิม แม้ว่าพืชผลชุดแรกจะวางจำหน่ายแล้วในบางประเทศ แต่แน่นอนว่าต้องใช้เวลาหลายปีกว่าที่ผลิตภัณฑ์จากฟาร์มแนวดิ่งจะไปถึงชั้นวางซุปเปอร์มาร์เก็ตจำนวนมาก
การเปลี่ยนอาหารและความต้องการที่เพิ่มขึ้น
นอกเหนือจากเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงแล้ว การทำฟาร์มแนวดิ่งมักถูกนำเสนอเป็นทางออกหลักในการต่อสู้กับวิกฤตอาหารในอนาคต แต่ทำไมเราถึงต้องการฟาร์มแนวตั้งล่ะ? ทำไมเราไม่ทำแบบเดิมต่อไปเหมือนที่เราทำมาตลอด 10,000 ปีที่ผ่านมา?
ความต้องการอาหารเพิ่มขึ้นทุกปี จากข้อมูลของสหประชาชาติ ประชากรโลกจะเพิ่มขึ้นเป็น 9.7 พันล้านคนในปี 2050 คนเหล่านี้ล้วนต้องการอาหาร แต่การปลูกพืชด้วยวิธีดั้งเดิมกำลังเป็นปัญหาที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากสภาพอากาศเปลี่ยนแปลง สภาพการปลูกจึงเปลี่ยนไป ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถปลูกพืชผลบางอย่างที่คุณเคยทำได้อีกต่อไป เหตุการณ์สภาพอากาศรุนแรงและพายุรุนแรงทำลายพืชผลมากขึ้นทุกปี และในบางแห่งดินก็มีคุณค่าทางโภชนาการน้อยกว่าที่เคยเป็น
นอกจากจะต้องตอบสนองความต้องการอาหารสดในอนาคตแล้ว พฤติกรรมการกินของเรายังแตกต่างจากเมื่อศตวรรษก่อนอีกด้วย “เราไม่กินตามฤดูกาลอีกต่อไป ในฤดูหนาวเรากินสลัดและผลเบอร์รี่ที่เรานำเข้า” Anders Riemann ซีอีโอของ Nordic Harvest ซึ่งเป็นฟาร์มไฮโดรโปนิกส์ที่ใหญ่ที่สุดในยุโรปกล่าว
ผู้ปลูกในฟาร์มแนวตั้งสวมชุดป้องกันเพื่อป้องกันไม่ให้แบคทีเรียที่ไม่ต้องการเข้าสู่ฟาร์ม ด้วยวิธีนี้พวกเขาสามารถหลีกเลี่ยงการใช้สารกำจัดศัตรูพืช
การเก็บเกี่ยวฤดูร้อนจากอาร์กติก
ฟาร์มแนวตั้งสามารถสร้างได้เกือบทุกที่ ซึ่งหมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องนำเข้ากีวีจากนิวซีแลนด์อีกต่อไป แต่คุณสามารถปลูกกีวีได้ในฟาร์มในภูมิภาคของคุณเอง สิ่งนี้ช่วยประหยัดการปล่อย CO2 จำนวนมาก
มันทำงานอย่างไร?
“สำหรับฉันแล้ว การควบคุมอย่างสมบูรณ์คือข้อได้เปรียบที่สำคัญของการทำฟาร์มแนวดิ่ง เราสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการได้อย่างแท้จริง และทราบได้อย่างชัดเจนว่าเราต้องการเติบโตเท่าใดและมีคุณภาพเท่าใด” Leo Marcelis ศาสตราจารย์ด้านพืชสวนและสรีรวิทยาของผลิตภัณฑ์ที่ Wageningen University & Research กล่าว
ตั้งแต่น้ำประปาจนถึงแสงแดด อุณหภูมิ และการเข้าถึงแร่ธาตุและแบคทีเรีย การทำฟาร์มแนวตั้งเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมอย่างมาก พืชผลปลูกในที่ร่ม โดยใช้ไฟ LED แทนแสงแดด หลอด LED มีขนาดเล็ก ทนทาน คุ้มค่า และไม่ปล่อยความร้อนออกมา เมื่อพระอาทิตย์ตกดิน แสงเหล่านี้สามารถส่องแสงได้นานเท่าที่ต้องการ
เกษตรกรสามารถปรับเปลี่ยนจังหวะกลางวันและกลางคืนของพืชเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโต ในระหว่างวัน พืชสร้างแป้งในใบไม้ ซึ่งจะแตกตัวเป็นน้ำตาลและลำเลียงไปยังส่วนอื่นๆ ของพืชในตอนกลางคืน พืชบางชนิดต้องการแสงมากกว่า 12 ชั่วโมงต่อวันในการเจริญเติบโต ในขณะที่พืชบางชนิดต้องการน้อยกว่านั้น การทำฟาร์มแนวตั้งช่วยให้พืชชนิดใดก็ได้ได้รับแสงแดดเพียงพอเพื่อให้เติบโตได้ดีที่สุด
การเจริญเติบโตด้วยแสงสีต่างๆ
สีของแสงเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโต นักวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของแสงสีแดง สีน้ำเงิน และสีเขียวต่อการเจริญเติบโตของพืช แสงสีแดงมีประสิทธิภาพมากในการสังเคราะห์แสง แต่พืชก็ต้องการแสงสีน้ำเงินเช่นกัน ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการผลิตคลอโรฟิลล์ ในบางครั้ง นักวิจัยพยายามที่จะลดการใช้แสงสีเขียว โดยเชื่อว่าแสงไม่ได้มีส่วนช่วยในการสังเคราะห์แสง
อย่างไรก็ตาม การศึกษาในปี 2016 จากมหาวิทยาลัย Utah State แสดงให้เห็นว่าแสงสีเขียวสามารถกระตุ้นการสังเคราะห์แสงไปยังใบไม้ที่ลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแสงสีแดงหรือสีน้ำเงิน เกษตรกรสามารถใช้การผสมสีที่แตกต่างกันเพื่อเน้นลักษณะที่แตกต่างกัน ด้วยส่วนผสมที่เหมาะสม เกษตรกรสามารถปลูกพืชที่มีคุณค่าทางโภชนาการมากกว่าการทำฟาร์มทั่วไป สิ่งนี้มีประโยชน์เนื่องจากพืชส่วนใหญ่มีคุณค่าทางโภชนาการน้อยลงในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา สามารถใช้การผสมผสานอื่นเพื่อเพิ่มอัตราการเติบโตเพื่อให้สามารถผลิตอาหารได้มากขึ้นในคราวเดียว จากมุมมองทางเศรษฐกิจ นั่นอาจเป็นที่น่าพอใจ เนื่องจากการทำฟาร์มแนวดิ่งยังคงใช้ต้นทุนสูง
แต่มีเหตุผลมากกว่านั้นว่าทำไมวิธีนี้ถึงได้รับความนิยม การทำเกษตรแนวตั้งไม่ต้องใช้ยาฆ่าแมลง ผู้ปลูกสามารถปลูกพืชได้ตามจำนวนที่ต้องการภายในกรอบเวลาที่กำหนดและมีคุณภาพเฉพาะตามที่ตนเองเลือก สภาพอากาศหรือฤดูกาลไม่ส่งผลกระทบต่อการผลิตอีกต่อไป สามารถปลูกอาหารได้มากขึ้นในพื้นที่ผิวที่เล็กลง
เกษตรไร้ทุ่ง
การทำฟาร์มแนวดิ่งในปัจจุบันมี XNUMX รูปแบบหลักๆ คือ ไฮโดรโปนิกส์และแอโรโพนิกส์ Leo Marcelis กล่าวว่าเทคนิคทั้งสองเป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยม ในไฮโดรโปนิกส์ พืชจะเติบโตบนชั้นวางโดยมีรากอยู่ในน้ำที่เต็มไปด้วยสารอาหารแทนดิน ถือว่าง่ายที่สุดในสองระบบหลัก
Nordic Harvest มีฟาร์มทดลองใกล้กับโคเปนเฮเกนที่ซึ่งปลูกผักสลัด คะน้า และผักโขมประเภทต่างๆ ฟาร์มแห่งนี้รายล้อมไปด้วยกลุ่มอุตสาหกรรมอื่นๆ เป็นอาคารขนาดเท่าสนามฟุตบอล ในปี 2023 บริษัทต้องการขยายฟาร์มในออสโล ตามด้วยฟาร์มในสแกนดิเนเวียและฟินแลนด์
จากข้อมูลของ Riemann กำลังการผลิตในปัจจุบันของ Nordic Harvest นั้นเห็นได้ชัดเจนแล้ว: “เราผลิตผักได้ประมาณ 1000 ตันต่อปี ตลาดเดนมาร์กประกอบด้วยประมาณ 20,000 ตันต่อปี 6,000 ตันปลูกตามอัตภาพ ส่วนที่เหลือนำเข้า” ผักเป็นผักใบเขียว เมื่อการทำฟาร์มแนวดิ่งขยายออกไป จะทำให้สัดส่วนการผลิตอาหารเพิ่มขึ้น บริษัทอื่นๆ ที่ปลูกพืชในฟาร์มแนวตั้ง ได้แก่ บริษัท Jones Food ในบริเตนใหญ่ Hydropousse ในฝรั่งเศส และ Robbes Lilla Trädgård ในฟินแลนด์
พืชผลที่ปลูกในอากาศมีรากอยู่ในอากาศ India Langley นักวิจัยระบบอาหารและหัวหน้าฝ่ายประชาสัมพันธ์ของผู้ให้บริการเทคโนโลยีการทำฟาร์มในร่ม LettUs Grow อธิบายวิธีการทำงาน “คุณมีหัวฉีดหลายชุดที่มีรูเล็กๆ เพื่อใช้ฉีดสารละลายธาตุอาหาร วิธีการแก้ปัญหานั้นใช้กับรากของพืชที่แขวนอิสระ”
Aeroponics ได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1990 เมื่อ NASA กำลังมองหาวิธีการปลูกพืชในอวกาศ จากข้อมูลของศูนย์เทคโนโลยีที่เหมาะสมแห่งชาติของสหรัฐฯ ระบุว่าแอโรโพนิกส์คือ "ระบบการเพาะพันธุ์พืชที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับฟาร์มแนวตั้ง"
ในระบบแอโรโพนิกส์ รากสามารถเข้าถึงออกซิเจนได้ง่าย อัตราการเติบโตของพืชสูงถึงสองเท่าของระบบไฮโดรโปนิกส์ ซึ่งพืชจะดูดซับออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ ยังไม่มีการใช้มากเท่าการปลูกพืชไร้ดินเนื่องจากความซับซ้อน หัวฉีดที่ใช้ในการผลิตสามารถอุดตันหรือแตกหักได้ง่าย แต่ LettUs Grow ได้พบวิธีแก้ปัญหาแล้ว
“เราได้ถอดสปริงเกลอร์ออกหมดแล้ว ละอองเกิดขึ้นบนพื้นผิวที่เรียบสนิท จึงไม่มีอะไรมาอุดตันหรือแตกหักได้ เราเชื่อว่าโซลูชันง่ายๆ นี้จะช่วยให้เราสามารถพัฒนาแอโรโพนิกส์ไปสู่ขนาดที่ใหญ่ขึ้นได้” Langley กล่าว
LettUs Grow สร้างระบบการเจริญเติบโตที่พอดีกับคอนเทนเนอร์ขนส่ง คอนเทนเนอร์เหล่านี้เคลื่อนที่ได้และสามารถวางไว้ได้ทุกที่ที่มีที่ว่าง
เลี้ยงปลาและพืชร่วมกัน
แม้ว่าการปลูกพืชไร้ดินและแอโรโปนิกส์เป็นสองเทคนิคที่สำคัญในการทำฟาร์มแนวดิ่ง แต่ก็ไม่ใช่เทคนิคเดียว นอกจากนี้ยังใช้เทคนิคอื่นๆ ในยุโรป หลายบริษัทใช้วิธีเพาะพันธุ์สัตว์น้ำ คล้ายกับการปลูกพืชไร้ดิน พืชน้ำปลูกโดยมีรากอยู่ในน้ำ เฉพาะรากเหล่านั้นเท่านั้นที่แขวนอยู่ในตู้ที่มีปลาว่ายอยู่ด้วย ปลาเหล่านี้ผลิตของเสียที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูงซึ่งพืชสามารถนำไปใช้ได้อีกครั้ง
พืชดูดซับสารอาหารและทำให้น้ำสะอาดสำหรับปลา มาร์เซลิสกล่าวว่า อะควาโพนิกส์จะเป็นส่วนเล็กๆ ของตลาดการทำฟาร์มแนวดิ่งในอนาคตเท่านั้น “สิ่งที่ดีคือคุณใช้ของเสียจากปลาเป็นอาหารของพืช แต่ต้องระวังและตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณรักษาระบบโรงงานให้เหมาะสม” เขากล่าวถึงเทคนิคนี้
ผักชนิดใหม่
ทั้ง Nordic Harvest และ LettUs Grow เริ่มทดลองปลูกผักใบก่อนเปลี่ยนมาใช้สมุนไพรและไมโครกรีน จากนั้นตามด้วยมะเขือเทศและสตรอเบอร์รี่ จากข้อมูลของ Langley ฟาร์มแนวดิ่งหลายแห่งมีขั้นตอนการพัฒนาเดียวกัน ด้วยเหตุผลที่ดี เป็นพืชที่ละเอียดอ่อนและมีมูลค่าสูงซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายและสามารถครอบคลุมต้นทุนการผลิตได้ พวกเขายังเติบโตได้อย่างรวดเร็วและมีขนาดเล็กซึ่งหมายความว่าสามารถปลูกพืชได้หลายชนิดในคราวเดียว
เมื่อการผลิตขยายใหญ่ขึ้น จะสามารถปลูกพืชได้หลากหลายมากขึ้น มาร์เซลิสคิดว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เราอาจสามารถซื้อพันธุ์ใหม่ๆ ที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการเพาะปลูกในแนวดิ่งได้ แต่การพัฒนาสูตรการเพาะปลูกใหม่นั้นไม่ปลอดภัย ต้องใช้เวลา 5-10 ปีในการปลูกพืชชนิดใหม่ที่เหมาะกับการเพาะปลูกวิธีนี้
พืชในอุดมคติคือต้นเล็กที่มีระบบรากสั้น โตไว เก็บเกี่ยวง่าย และให้ผลผลิตสูง นอกจากคุณสมบัติในการเจริญเติบโตแล้ว 'สูตรพืช' ยังต้องประกอบด้วยความระมัดระวังอีกด้วย “ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการติดตามทุกตัวแปรที่ส่งผลกระทบต่อโรงงาน คุณต้องการสารอาหารที่เหมาะสม และคุณต้องแน่ใจว่าพืชสามารถเข้าถึงสารอาหารได้อย่างต่อเนื่องในระหว่างการเจริญเติบโต” รีมันน์กล่าว
ค่อนข้างแพง
แต่ในขณะที่การปลูกพืชในทางทฤษฎีสามารถปลูกในแนวตั้งได้ แต่สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้ การปลูกพืชจำนวนมาก เช่น ข้าวสาลีและข้าวโพดสามารถปลูกได้ถูกกว่ามากโดยใช้วิธีปกติ “ผมคิดว่าการทำฟาร์มแนวดิ่งนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับผลิตผลสด ในทางเทคนิคแล้ว เราสามารถปลูกพืชอะไรก็ได้ รวมทั้งข้าวสาลีด้วย แต่การทำฟาร์มแนวตั้งก็มีราคาค่อนข้างแพงเช่นกัน ฉันคิดว่าการเพิ่มผลิตภัณฑ์จำนวนมากประเภทนั้นด้วยมูลค่าที่ค่อนข้างต่ำนั้นไม่สามารถทำได้จริงในขณะนี้ แม้ตอนนี้ราคาข้าวสาลีจะสูงขึ้นเนื่องจากสงครามในยูเครน” มาร์เซลิสกล่าว
ถึงกระนั้น ในประเทศต่างๆ เช่น สิงคโปร์และประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ซึ่งประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของอาหารนำเข้าทั้งหมด การเติบโตของผลิตภัณฑ์เทกองมูลค่าต่ำด้วยวิธีนี้สามารถตอบแทนได้ ในทางกลับกัน ในยุโรป การปลูกข้าวสาลีในแนวดิ่งอาจเป็นทางเลือกในระยะยาว แต่ไม่ใช่ในอีกห้าปีข้างหน้าอย่างแน่นอน
ใช้พลังงานสูง
แม้ว่าอนาคตจะดูสดใสสำหรับการทำฟาร์มแนวดิ่ง แต่ก็มีปัญหาใหญ่ประการหนึ่ง ต้องใช้พลังงานมากและมีราคาแพงมาก การใช้พลังงานที่แน่นอนแตกต่างกันไปในแต่ละฟาร์ม จากระบบสู่ระบบ และขึ้นอยู่กับสถานที่ ฤดูกาล และพืชผล ตัวอย่างเช่น บริษัทในกรีซใช้พลังงาน 2.87 กิโลวัตต์ชั่วโมงในฤดูหนาวเพื่อผลิตผักกาดหอม 1.73 กิโลกรัม แต่ใช้เพียง 90 กิโลวัตต์ชั่วโมงในฤดูร้อน iFarm ของฟินแลนด์คำนวณว่าการปลูกผักกาดเป็นเวลา 62.26 วันมีค่าใช้จ่าย 2 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตร สำหรับสตรอเบอร์รี่ นั่นคือ 117.10 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อ ตร.ม.
การใช้พลังงานเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับวิธีปกติอยู่ระหว่าง 14 ถึง 251 เปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเรือนกระจกและฟาร์มแนวตั้ง
Wageningen University & Research และ Delft University of Technology ได้ทำการศึกษาโดยเปรียบเทียบเรือนกระจกกับฟาร์มแนวดิ่ง ซึ่งเรียกในการศึกษานี้ว่าโรงงานพืช เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับเรือนกระจกและฟาร์มแนวดิ่งที่ตั้งอยู่ในเนเธอร์แลนด์ สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ และสวีเดนตามลำดับ สำหรับประเทศหลังนี้ เรือนกระจกทั้งที่มีและไม่มีแสงประดิษฐ์รวมอยู่ในการเปรียบเทียบ
“การผลิตผักกาดหอมน้ำหนักแห้งหนึ่งกิโลกรัมต้องใช้ปริมาณการผลิต 247 กิโลวัตต์ชั่วโมงในโรงงาน เทียบกับ 70, 111, 182 และ 211 กิโลวัตต์ชั่วโมงในโรงเรือนในเนเธอร์แลนด์ สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ และสวีเดนตามลำดับ (ทั้งที่มีและไม่มีการประดิษฐ์เพิ่มเติม แสง)” นักวิทยาศาสตร์ในการศึกษากล่าว
ในสภาพอากาศที่รุนแรง ความแตกต่างของการใช้พลังงานระหว่างวิธีการปลูกทั้งสองวิธีจะลดลง ฟาร์มแนวตั้งอาจเป็นทางเลือกที่ประหยัดพลังงานที่สุดในสภาพอากาศที่รุนแรง แต่ถึงแม้จะอยู่ในแถบอาร์กติกทางตอนเหนือของสวีเดนและในสภาพทะเลทรายของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ โรงเรือนก็ยังอาจเป็นวิธีที่คุ้มค่าที่สุดในการปลูก
เพิ่มประสิทธิภาพ
ฟาร์มแนวตั้งสามารถเอาชนะปัญหาการใช้ไฟฟ้าสูงได้ในระดับหนึ่งโดยปรับการผลิตให้เหมาะสม การปรับแสง LED และสีอย่างเหมาะสม ช่วยให้คุณกำหนดระยะเวลาการเจริญเติบโตและคุณภาพของพืชผลได้ ต้นทุนการผลิตของฟาร์มยังสามารถลดลงได้เมื่อฟาร์มกลายเป็นระบบอัตโนมัติมากขึ้น หุ่นยนต์ที่ทำงานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันเพื่อเติมสารอาหารในเวลาที่เหมาะสม ติดตามผลผลิตการเจริญเติบโต และเก็บเกี่ยวเมื่อพืชโตเต็มที่อาจเป็นการลงทุนเริ่มต้นที่มีราคาแพง
แต่เมื่อเวลาผ่านไป หุ่นยนต์จะชดเชยค่าใช้จ่ายด้วยการทำงานอย่างต่อเนื่อง แม้จะมีความต้องการพลังงานสูงและพืชผลที่มีอยู่อย่างจำกัดซึ่งมีราคาถูกพอที่จะปลูกได้ แต่การทำฟาร์มแนวตั้งก็กำลังได้รับความนิยม แม้ว่าจะใช้เวลาสักครู่ก่อนที่คุณจะได้รับสตรอเบอร์รี่จากภาชนะเพาะปลูกในพื้นที่ของคุณ
แหล่งที่มา: https://innovationorigins.com