Бизнес на гидропонике в закрытых помещениях. Израильские разработки гидропонной фермы будущего

Источник фото: parnikiteplicy.ru

Вертикальные фермы - сегодня это звучит утопично. Хотя за последние 20 лет разработки в области гидропоники серьезно продвинулись вперед.

«За вертикальными фермами будущее сельского хозяйства. Ведь они стоят в противовес расточительному, нефтезависимому и истощающему ресурсы традиционному земледелию. Тем более, это отличное подспорье в продовольственной безопасности», — уверен .

На западе Англии в городе Коветри расположена вертикальная ферма компании HydroGarden. Это демоверсия полноценной системы, которая тщательно контролируется. Здесь находятся три длинные вагонетки, каждая из которых обеспечивает функционирование четырех узких лотков. В лотки стекает вода, содержащая смесь калия, азота и других питательных веществ. Этот раствор кормит десятки растений. Низкоэнергетические светодиоды, расположенные над ростками обеспечивают оптимальный фотосинтез.

Стив Фрай утверждает: за 28 дней в этих условиях он может вырастить 2 тыс. головок салата. В то время как на открытом грунте такого урожая пришлось бы ждать в 3 раза дольше.

Эксперт признается: гидропоника — не панацея. Вырастить таким способом основные сельскохозяйственные культуры — зерновые, пока невозможно. Сегодня вертикальные фермы можно применять для производства салата и зелени.

Новый метод использует намного меньше воды и энергии, чем хозяйства на открытой почве. Гидропоника не требует пестицидов или фунгицидов, но, тем не менее, в большинстве вертикальных ферм химические вещества используются для стерилизации воды, а некоторые питательные вещества синтезируются.

Английская ассоциация Soil Association, которая является одной из самых влиятельных организаций в области сертифицирования пищевых и косметических продуктов, пока отказывается признавать растения, выращенные в вертикальных фермах, органическими.

«В первую очередь сегодня мы должны поменять мышление, относительно современного сельского хозяйства. Нам придется научиться выращивать зерновые культуры в пригородных условиях. Ведь в будущем может случиться так, что сельскохозяйственные культуры будут производить на вершинах зданий, в заброшенных автостоянках или в любом другом месте, где им смогут обеспечить вентиляцию и питание», — рассуждает глава отдела гидропонных аппаратов фирмы HydroGarden Стив Фрай .

Тем не менее, гидропоника развивается и пытается выйти на промышленные объемы производства. В Южном Лондоне планируется запуск стартапа компании Growing Underground (GU), который должен показать предельные возможности вертикальных ферм сегодня. В 2012 году GU оформили в лизинг на огромные подземные помещения. Теперь здесь будут коммерческие гидропонные фермы.

Источник фото: theguardian.com

«Мы запускаем проект в этом году. Это будет самая большая многослойная гидропонная система в Европе. Когда туннели заработаю в полную мощь, мы надеемся на 80 т. продукции в год», — утверждают основатели Growing Underground Стив Дринг и Крис Нельсон .

Пока же используется только один полукруглый бункер, и выращивают там «микро-листья». Сбывают продукцию ресторанам.

Спуск в грохочущей шахте лифта в кирпичное подземелье на 100 футов ниже А3 — не то, что обычно приходит на ум при слове «ферма» И все же, растения, растущие в тоннеле, будут одними из наиболее чистых от химии в Лондоне и, благодаря минимальной транспортировке, одними из самых свежих. Первый урожай прибудет на рынок Нью-Ковент-Гарден в следующем месяце, хотя запуск планируется тихим.

«Все может сорваться; невозможно контролировать природу», — cказал Стив Дринг.

В последнее время мир гидропоники всколыхнулся: ученые все чаще говорят о том, что вскоре гидропоника станет самым распространенным методом выращивания не только овощей, но и рыбы. Планируются масштабные гидропонные установки прямо в городах, они смогут обеспечивать население пищей. Возможно ли это?

Почему гидропонные фермы необходимы?

На планете неуклонно растет население. По прикидкам ученых мужей уже через 10-15 лет человечество по численности достигнет восьми миллиардов. Кроме того, примерно в этот же период ожидается серьезная засуха на некоторых континентах, например, в Африке, Америке. Таким образом, перед человечеством встает серьезнейшая проблема - нехватка самых разных ресурсов, в частности воды и еды.

Поэтому ученые стараются как-то подготовиться к таким глобальным изменениям. Активно разрабатываются проекты гидропонных ферм.

Что будет представлять из себя вертикальная гидропонная ферма?

В Израиле разработали проект первой полноценной фермы, которая будет выполнять сразу две функции - выращивать растения и разводить рыбу. По мнению ученых, с помощью таких ферм удастся также сократить расход электроэнергии и значительно очистить воздух. Стекающая вода будет вырабатывать электричество по принципу водяной мельницы, а расположенные прямо в мегаполисе растения очистят воздух от углекислого газа и прочих вредных веществ.

Всем известно, что гидропонный метод выращивания предполагает использование питательного раствора с разнообразными удобрениями. В то же время рыба нуждается в чистой воде. Израильские ученые полагают, что продукты жизнедеятельности рыб смогут стать удобрением для растений, а растения, в свою очередь, помогут очистить импровизированные водоемы. Предполагается разместить гидропонную ферму на 30-ти этажном небоскребе, а ее устройство по предварительным подсчетам обойдется в 200 миллионов долларов.

Принцип будущей фермы не так уж сложен. Растения будут помещены в лотки, которые установлены в водоеме, в котором, в свою очередь, будут жить телапии. Выбор пал на этих рыб, так как продукты их жизнедеятельности чрезвычайно богаты азотом и прочими микро- и макроэлементами. Таким образом, растения будут получать из воды львиную долю необходимых органических и минеральных удобрений , а вода очистится, что необходимо рыбам.

Правда, при разработке возникла проблема: некоторым растениям все же требуется субстрат - вермикулит, кокосовое волокно и прочее. Например, цитрусовые на гидропонике должны иметь субстрат для корневой системы. Для этого в гидропонную ферму внедрят еще один механизм - вращающийся барабан, в котором будут размещены растения. Таким образом, они будут погружаться в водоем периодически, оказавшись в самом низу барабана. И субстрат напитается питательными веществами.

Также планируется подводить к таким фермам центральную городскую канализацию. Канализационные отходы будут преобразовываться в электроэнергию, за счет нее и будет работать механизм вертикальной гидропонной фермы.

Израильские ученые из фирмы OrganiTech считают, что за такими фермами - будущее городов, спасение экологической ситуации на планен в целом и огромная экономия природных ресурсов. Одна такая ферма должна будет накормить порядка 50 тысяч человек.

Привет, меня зовут Ави, мы с моими друзьями из проекта "Наследие 21" решили создать что-то полезное, экологичное и дико перспективное.

Проблема

Для получения высоких урожаев и избавления от вредителей активно используются разного рода химические вещества которые помимо ухудшения качества продукции садоводческой отрасли, а именно продуктов питания растительного происхождения, пагубно влияют на почвы и грунтовые воды, вызывая эрозию почв, опустынивание, токсификацию почв различными химическими веществами.

Решение

Для избежания подобных проблем в некоторых странах Европы используется технология домашних и коммерческих гидропонных ферм.

Однако, проанализировав этот рынок, мы поняли, что причина невостребованности этой технологии в России и странах СНГ - это ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ ЦЕНА!

Мы решили эту проблему и разработали модель домашней гидропонной фермы, которая не уступает по качеству Европейским конкурентам, но при этом стоит в 5 раз дешевле!

Таким образом покупая нашу гидропонную установку вы не только круглый год получаете свежие фрукты и овощи, вносите вклад в сохранение окружающей среды, но и экономите деньги, так как стоимость одной лунки примерно 300 рублей и гидропонная установка окупается уже через пол-года. Представьте - вы покупаете гидропонную ферму "AVI" из 9 ячеек за 2850 рублей и едите экологически-чистые фрукты, овощи и ягоды круглый год! Экономия очевидна!

Мы намерены популяризировать гидропонные установки в России.

Вы можете вместе с нами инвестировать в будущее нашей планеты, используя гидропонные установки и рассказывая об этой технологии своим знакомым.

16 000 лет назад люди занимались собирательством, позже они научились выращивать необходимые им культуры на пахотных землях, теперь, пришло время революции в сфере домашнего и коммерческого растениеводства. Мы - команда школьников и студентов из Красноярска создали проект - «Гидропонные установки для дома AVI"

AVI - это установки позволяющие выращивать фрукты, ягоды и овощи круглый год, у вас дома, без использования земли.

Как это работает?

Корпус установки сделан из экологичного полипропилена. Растения растут на водном растворе с удобрениями, которые были разработаны доктором Кэлом Германом, учёным из НАСА.
За счёт того что растение берёт питательные вещества из воды без таких посредников как почва, рост и развитие растение происходит быстрее
Так же в виду отсутствия земли, то-есть патогенной среды, растение меньше подвержено заболеваниям и атакам вредителей.

Мы уже запустили в производство первую пробную партию установок.

Вы уже сейчас можете сделать предзаказ и стать одним из обладателей гидропонных установок и поддержать наш стартап.

Первая в мире гидропонная солнечная ферма: морская вода + солнечный свет = помидоры

• Энергия и элементы питания

Теплицы с томатами, зеркала и солнечный концентратор на ферме Sundrop. Фото: Sundrop

Что нужно для озеленения пустыни? Как собрать богатый урожай на высохшей почве, где почти ничего не растёт? Возможно ли ведение сельского хозяйства, если пресная вода заканчивается, почва засоляется, а вокруг - только солёное море, как в Крыму? Оказывается, такое возможно, если использовать интеллект и науку.

Австралийская ферма Sundrop - первая в мире ферма, которая выращивает овощи в пустыне, не используя никакого ископаемого топлива. Только солнечный свет и морская вода (и удобрения).

Футуристическая ферма в Южной Австралии производит 17 000 тонн томатов в год, что приносит доход около $16,9 млн, учитывая среднюю стоимость томатов на оптовом рынке Австралии . В отличие от обычных ферм, здесь не используются ни подземные водные источники, ни ископаемое топливо типа бензина. Ничего. Даже местный песчаный грунт не используется - растения помещаются в сосуды, как в гидропонике. Вместе с водой в сосуды подаются необходимые питательные вещества, удобрения.

Из природных ресурсов берётся только солнечный свет и морская вода. Такая модель фермерского хозяйства может найти широкое распространение в будущем, пишет журнал New Scientist . Запасы пресной воды на Земле постепенно иссякают, население в Азии и Африке быстро растёт, а температура на поверхности Земли увеличивается из-за парникового эффекта. Таким образом, складываются практически идеальные условия для фермерского тепличного хозяйства.

Даже пестициды здесь не нужны, потому что в пустыне вредители практически не выживают. А те, кто выживают, - не могут проникнуть в изолированную теплицу.

К 2050 году из-за роста населения людям понадобится на 50% больше еды, чем сейчас. А ведь все сельскохозяйственные земли уже заняты. Так что остаётся два варианта - или повышать урожайность на существующих площадях, используя более урожайные культуры, или осваивать новые территории - те же пустыни - по ходу решая проблему пресной воды.

Получается, что переход на инновационные технологии в сельском хозяйстве с получением солнечной энергии и опреснением морской воды - это не только наиболее предпочтительный вариант развития человечества. Это единственный возможный вариант. «Обычное» сельское хозяйство больше не работает, пришло время для серьёзных изменений.

Конструкцию уникальной фермы Sundrop разрабатывала и доводила до ума международная группа учёных в течение шести лет. Первая экспериментальная теплица была построена в 2010 году. Спустя четыре года начали возведение полномасштабного сооружения с теплицами на площади в 20 гектаров. В теплицах высажены 180 000 кустов томатов. Официальное открытие фермы состоялось в 2016 году.

Центральным элементом конструкции фермы является 127-метровая башня солнечного концентратора, на которую отражают лучи света 23 000 зеркал, расположенных на земле. Концентратор даёт пар, электричество и пресную воду для фермы.

Вода закачивается из залива Спенсер, который является частью открытого Большого Австралийского залива, омывающего южное побережье Австралии. Как и весь остальной Индийский океан, этот залив содержит солёную морскую воду.

На ферме осуществляется термическое опреснение солёной воды (дистилляция). Вода нагревается, а пар собирают и конденсируют. Образуется дистиллят - это совершенно чистая пресная вода. Таким же способом воду опресняют на морских судах, например. Ничего необычного.

В хороший день солнечная электростанция генерирует 39 МВт электроэнергии. Это достаточно для опреснения примерно цистерны воды. Дистилляция обычно требует около 700 ккал на 1 литр воды. Но это из опыта обычных дистилляторов. Нам неизвестен КПД энергоустановки Sundrop. Возможно, инженеры как-то повысили КПД, поигравшись с осмотическим давлением, например.

Пруд с морской водой на ферме Sundrop

Для упрощения общей конструкции во время предварительных испытаний решено отказаться от прямого нагрева воды солнечным светом. Сейчас установка вырабатывает электроэнергию, а та используется для нагрева и дистилляции воды в отдельной ёмкости.

В любом случае, тепла в концентраторе хватает для опреснения необходимого объёма воды и получения остального электричества, необходимого ферме.

Сухой и жаркий климат Южной Австралии делает землю непригодной для обычного сельского хозяйства. Но используя современные технологии и альтернативную энергетику люди вполне могут разворачивать фермы даже на пустынных территориях, где климат ненамного лучше марсианского.

Компания Sundrop считает, что модель солнечных ферм с концентраторами можно применять во многих тёплых странах, где почва не слишком пригодна для сельского хозяйства, зато много солнечных дней в году. Сейчас фирма открывает ещё одну такую ферму в районе Одемира (Португалия), а также в штате Теннесси (США). Планируется открыть и вторую австралийскую ферму. Сооружение инфраструктуры для солнечной фермы подобного масштаба обошлось в $200 млн. С ежегодным урожаем на $16,9 млн ROI доходит до 8,45%. Получается, что в идеале ферма должна вернуть вложенные инвестиции примерно через 12 лет. Отличный результат.

Руководство компании Sundrop считает, что это очень выгодная долгосрочная инвестиция, а правительства могут поддерживать частные инициативы по созданию экологически чистых ферм, озеленению пустынь, опреснению морской воды. Например, освобождать такие предприятия от налогов. Хотя бы на территории Крыма подобная инициатива могла бы спасти сельское хозяйство, которое грозит исчезнуть из-за нехватки пресной воды.

Томаты, собранные на ферме Sundrop, уже поступили в продажу в супермаркеты Австралии.

Упаковка урожая на ферме Sundrop

Гидропоника. Непонятное для многих слово. С этим термином я столкнулся в детстве, в одном из фантастических рассказов, которые я так любил читать. В каком именно - не помню. Но припоминаю, что сама идея гидропонных ферм показалась мне чем-то необыкновенным и далеким.

Воочию увидеть эту частичку будущего мне удалось в одной из компьютерных игр. Не сказать, что это зрелище меня впечатлило, я «тебя себе другим представлял», но помогло сформировать общий целостный образ.

И с тех пор слово «Гидропоника» у меня ассоциируется именно с космическими кораблями и длительными межпланетными путешествиями.

Будущее оказалось куда ближе. Гидропонные фермы успешно работают по всему миру. Пора и вам познакомиться с ними поближе.

Как работают «Водные сады Дорна»

Гидропоника - это метод выращивания растений в искусственно созданных средах без использования почвы. В таких условиях сельскохозяйственные культуры получают все необходимые химические вещества и элементы из особого питательного раствора.

Причем данный метод придумали не фантасты прошлого века, древние активно его использовали еще до Р.Х. Висячие сады Семирамиды - это первый образец такого «огородничества», упоминания о которых остались в истории человечества.

Позже изобретением воспользовались ацтеки, создав плавающие сады на озере Тескоко.

Принцип работы всех гидропонных ферм един, различаются лишь его формы. Растениям для роста необходим лишь свет, кислород и питательный раствор, содержащий в себе несколько различных микроэлементов: калий, сера, железо, магний, кальций, азот и фосфор. Поэтому корни культур погружаются в соответствующую среду, которая позволяет растению развиваться и плодоносить еще лучше, чем в земле.

Это может быть водная или воздушная среда, а также специальный субстрат. В качестве последнего выступают пористые, влаго-, воздухоемкие или же инертные материалы. Например, песок, щебень, керамзит, гравий, мох, опилки, верховой торф, кокосовое волокно и т.д.

Виды гидропонных ферм

Теперь разберемся непосредственно с формами гидропонного сельского хозяйства. Фермы такого рода бывают «Активными» и «Пассивными». В первых питательный раствор подается к корням под механическим воздействием (например, насосами), ко вторым - естественным путем за счет капиллярных сил.

По пространственному расположению их можно разделить на «Вертикальные» и «Горизонтальные». Несмотря на многочисленные модификации и комбинации сразу нескольких гидропонных систем, их можно поделить на 6 основных типов:

Фитильные. Относятся к системам пассивной гидропоники. В емкость с растением, заполненную субстратом, помещают фитиль. Другой его конец опущен в бак с питательным раствором. Под воздействием капиллярных сил растение снабжается всем необходимым. Это самый простой и малоэффективный метод. Подходит для выращивания маленьких растений, например, декоративных цветков в горшке.

Система глубоководных культур (метод плавающей платформы, DWC) . При таком подходе корни растения всегда находятся в воде. Последнюю непрерывно обогащают кислородом и добавляют питательные вещества. Лук, растущий в баночке с водой у бабушки на подоконнике, - это как раз пример такой системы. Правда, слегка примитивной.

Система периодического затопления. Известна также под названием «прилив-отлив». Корни растений погружены в субстрат, который периодически с помощью насосов затапливается питательным раствором. Под действием гравитации жидкость стекает на дно бака. В это время корни растения или пассивно, или под действием компрессора «дышат» кислородом. И так до следующего «прилива».

Техника питательного слоя (NFT). Корни растения помещают в трубу, в которую тонким слоем насос непрерывно подает питательный раствор. Обогащение жидкости кислородом происходит естественным путем, к тому же, большая часть корня и так висит в воздухе. По этой причине компрессор в такой установке становится не нужен.

Система капельного полива. К каждому растению в горшке с субстратом индивидуально подается питание через трубочку. Насос качает питательный раствор, а кислород растение получает естественным путем.

Аэропоника. Самый высокотехнологичный метод, не требующий использования субстратов. Корни растений висят в воздухе, а под ними расположены устройства, распыляющие питательный аэрозоль. Водяная пыль, туман или пар оседают на корнях и питают сельхозкультуру. Этакая своеобразная «парилка» для салата или укропа.

Примеры действующих ферм

Но это теория, а теперь пришла пора увидеть все на практике. Гидропонные фермы популярны в жарких странах (ОАЭ, Кувейт) с пустынями, где нет плодородных земель. Но впереди планеты всей, конечно же, Израиль, где свыше 80% всей зелени и овощей выращивается именно таким способом.

Израильская компания OrganiTech разработала необычную «конвейерную» систему, которая объединила в себе гидропонную и рыбоводческую фермы. Это так называемая аквапонная ферма (об аквапонике в отдельном материале), которая позволяет совместно выращивать растительную и рыбную продукцию. Тут, что называется, и рыбы сыты, и растения целы.

Компания Sundrop построила в Австралии несколько гидропонных ферм. Их уникальностью является то, что вся инфраструктура сооружения работает полностью на солнечной энергии. С помощью последней даже опресняют морскую соленую воду для создания питательного раствора.

Гидропонная ферма MightyVine в штате Иллинойс обеспечивает местное население высококачественными томатами. Почти 55 т помидоров каждую неделю покидают теплицу, оказываясь на полках магазинов и кухнях ресторанов.

FreshBox Farms -вертикальная ферма в США, которая выращивает свыше 10 видов различной зелени в специальных контейнерах-модулях. Ее «коллега» находится в Калифорнии. Там подобным бизнесом занимается компания Local Roots .

Редкие, плохо переносящие переезды виды зелени, в Сан-Франциско выращиваются компанией-стартапом Plenty . В Нью-Джерси тем же самым занимаются сотрудники гидропонной фермы AeroFarms . В Нью-Йорке данная ниша занята компанией BrightFarms .

Основатель проекта Growing Underground Стивен Дринг пошел еще дальше и создал гидропонную ферму в Лондоне в бомбоубежище. В 30 м под землей растет и «колосится» салат, руккола и другая зеленая продукция. Плюс такой фермы в том, что ее легче обогревать: в любое время года на такой глубине стоит постоянная температура.

В Японии, в префектуре Мияги, построена ферма Mirai , которая тоже использует принципы гидропоники для выращивания зелени. А в городе Камеока (префектура Киото) подобной деятельностью занимается компания Spread .

Одним из самых крупных гидропонных сооружений мира станет ферма, которую планируют возвести в Дубаи компании Crop One и Emirates Flight Catering.

У берегов Генуи на морском дне установлены первые в мире подводные гидропонные «огороды». Их стоимость велика, обслуживание - тоже. Но факт остается фактом: эксперимент существует и показывает возможность выращивания овощей и зелени под водой.

Существуют даже мини-гидропонные фермы, которые вы можете разместить даже у себя дома. Например, вертикальный минисад GrowWall позволяет обеспечить целую семью свежей зеленью в течение всего года.

Преимущества гидропоники

• Повышенная урожайность. Создание идеальных условий для роста позволяет растениям стать крепкими и сильными, причем в разы быстрее, чем это происходит в почве. Это приводит к тому, что появляется возможность снимать урожай по несколько раз за год.
• Независимость от внешних условий. Выращивать биомассу можно на борту космического корабля или даже в пустыне на Марсе.
• Экологичность. Растения получают только полезную подкормку, что исключает попадание в плод или зелень вредных нитратов, тяжелых металлов и прочих ядовитых органических соединений. Также на гидропонных фермах не используются пестициды и гербициды.
• Автоматизация процесса. Выращивание зелени практически полностью автоматизировано: никакой копки земли, прополки, рыхления или ежедневного полива от вас не требуется. Человеку остается лишь «пожинать плоды».
• Рациональное использование пространства. Гидропонная ферма даст больше урожая, занимая при этом площадь, в несколько раз меньшую, чем при обычном выращивании растений.
• Экономия «расходников». Вода и питательные вещества подаются лишь в том количестве, в котором они требуются. Излишки возвращаются в систему, а не уходят в землю, как при традиционных методах выращивания.
• Отсутствие сорняков и насекомых вредителей. Им просто неоткуда взяться в закрытой автономной системе.
• Отсутствие болезней растений. Большинство заболеваний сельхозкультур вызваны грибками и бактериями, находящимися в почве. Нет почвы - нет проблем.
• Простой процесс пересадки растений. Многолетние растения с мощной корневой системой невозможно без повреждения пересадить в другое место, если речь идет о традиционном земледелии. Гидропонный метод такую проблему исключает по умолчанию.
• Эстетика. Выращивание зелени и овощей на гидропонной ферме выглядит очень красиво и эстетично. Никакой грязи, только ровные горизонтально-вертикальные ряды растений или плавающие в бассейне платформы с салатом.

Недостатки гидропоники

• Высокая стоимость. Первоначальные затраты на постройку и обслуживание гидропонной фермы гораздо выше, чем выращивание культур традиционным способом.
• Зависимость от безукоризненной работы автоматики. Кратковременный сбой в работе системы, подачи питательного раствора, может привести к засыханию корня растения и гибели урожая всего за несколько часов. Засуху в обычной почве тот же самый салат выдержит гораздо дольше. Ошибка в составе раствора (например, отсутствие калия или переизбыток фосфора) тоже приведут к плачевному результату.
• Подходит не для всех растений. Зерновые, корнеплодные, клубневые растения, например, картофель или морковь слабо приспособлены к условиям гидропонного выращивания. На данный момент экономически целесообразнее выращивать их в обычной почве.

Заключение

Гидропонные фермы (наряду с морскими) - это реально действующий способ избежать проблемы голода на Земле и уменьшить загрязнение огромных площадей пестицидами. Кроме того, их повсеместное применение позволит увеличить качество выращенной продукции и снизить ее стоимость.

Когда-то ведь придет пора,

К далеким звездам мы проложим версты.

И может скоро наш корабль

Умчится к звездам.

На этом корабле и всех последующих будут находиться отсеки гидропоники. Уж поверьте мне на слово!