Хватит просто смотреть: как открыть вертикальную ферму. Вертикальные фермы — технологический прорыв в агрономии Вертикальное фермерство
В сфере чистой энергетики. Иногда достаточно знать, как правильно разместить грядки с салатом-латуком в закрытом помещении. Этим «сакральным» знанием владеют американские стартапы, которые строят вертикальные гидропонные фермы. Компании не так давно вышли на рынок, но уже обзавелись многомиллионными контрактами и начали переманивать к себе лучших специалистов из крупных корпораций.
Портативные контейнеры с гидропонными грядками когда-то были абстрактными концептами, над которыми работали стартапы из бизнес-инкубаторов. В 2018 году вертикальные фермы и футуристические теплицы уже сотрудничают с крупными торговыми сетями и открывают филиалы по всей Америке. Десятки компаний готовят к открытию портативные «фабрики растений», а инвесторы щедро вкладываются в такие проекты.
Так, меньше чем за два года своего существования стартап Bowery привлек $27,5 млн от венчурных фондов, включая General Catalyst, First Round Capital и GGV Capital. Главная фишка компании - это гидропонная автоматизированная ферма на территории бывшего судостроительного цеха в Нью-Джерси.
Растения получают питательные вещества не из почвы, а из жидкого раствора через корни. Солнечный свет им заменяют светодиоды, а датчики непрерывно отслеживают рост.
На фермах Bowery выращивает более 80 видов листовых овощей без пестицидов и с минимальным расходом воды. На урожае это не сказывается - напротив, на одном квадратном футе всходит в 100 раз больше урожая, чем на обычной ферме.
Как отмечает Bloomberg, компания не только собрала почти $30 млн, но и привлекла на должность руководителя автоматизации Брайана Донато, эксперта из Amazon, который помогал ритейлеру автоматизировать работу складов. Донато примет участие в разработке второй фермы Bowery в Нью-Джерси. Автоматизированная «фабрика растений» по площади в 30 раз превзойдет первый проект компании.
Стартап не раскрывает площадь будущей постройки и не сообщает объемы производимого урожая, однако это не мешает инвесторами поддерживать Bowery, а крупным торговым сетям заказывать на его вертикальных фермах свежую зелень.
Конкурент Bowery - стартап Plenty - также выращивает листовые овощи в «лучах» светодиодов. Однако грядки крепятся к стене, а не располагаются на полках друг над другом. Компания существует всего четыре года, но ей уже удалось получить более $226 млн, из которых $200 млн поступило от Vision Fund японского телеком-гиганта SoftBank.
Новости о потоках инвестиций и расширений бизнеса вертикальных ферм появляются регулярно. Так, на днях бруклинский оператор гидропонных теплиц Gotham Greens привлек $29 млн. А другой производитель крытых ферм - американский стартап BrightFarms - получил $55 млн на развитие.
Компанию основали в 2011 году, но она уже приносит прибыль - об этом в интервью Wall Street Journal рассказал глава стартапа Пол Лайтфут. BrightFarms не раскрывает данные о выручке, но, по всей видимости, выйти в плюс компании помогли контракты с крупными торговыми сетями Kroger, Walmart и Ahold Delhaize.
При этом в стартапе пока работает всего 120 сотрудников, а в его управлении находится лишь три фермы. В отличие от традиционного хозяйства, BrightFarms не нужно учитывать сотни факторов для эффективного выращивания растений. Компания ищет регионы с высокой влажностью и жарким климатом, в которых расположено много супермаркетов и зафиксирован большой спрос на листовые овощи. Этого уже достаточно, чтобы открыть прибыльное предприятие.
Бум вертикальных ферм в США обусловлен в первую очередь спросом со стороны потребителей. Все больше американцев хотят получать свежие листовые овощи местного производства. Гидропонные фермы обещают тратить минимум времени на транспортировку и поставлять зелень прямо с грядок в магазины и рестораны.
Еще одно преимущество таких хозяйств - это отсутствие почвы и сопутствующих удобрений. Весной в США более сотни человек отравились салатом ромэн, зараженным кишечной палочкой. Эпидемия охватила 35 штатов и привела к гибели пяти человек.
Вертикальные фермы обещают не только обеспечить жителей городов безопасной и полезной продукцией, но и создать условия для , а также , которое не имеет доступа к свежим овощам и фруктам.
Представляя себе овощную ферму, ты наверняка сразу же думаешь о посадке семян рядами и необходимости рыться в грязи. А потом вспоминаешь, что время от времени растения нужно брызгать пестицидами, делать рН-проверки, следить за доступом к солнечному свету, удобрениям и воде. Но на ферме AeroFarms в американском Ньюарке все по-другому: растения вместо огромных участков почвы занимают компактные лотки, а над уходом за ними работает автоматика
Население Земли растёт, люди переезжают в города — всех нужно кормить. Вертикальные фермы все чаще выступают антиподом для городских пустырей или районов, где трудно найти свежие продукты. Компания под названием FarmedHere готовится в августе приступить к строительству вертикальной фермы в Луисвилле, штат Кентукки. Япония собирается модернизировать фермерство до 2017 года, уже разработана целая программа. Другие хозяйства пошли еще дальше, заменив фермеров роботами.
Для того, чтобы понять куда движется мир, а с ним и Украина, посмотрим на будущее уже сейчас — на ферму AeroFarms в американском Ньюарке.
Девятиметровые стеллажи обеспечивают выращивание зелени весом в три "Мрии"
Здесь растения помещаются в лотки, при этом оставляя свободными огромные участки земли. Емкости уложены друг на друга таким образом, что занимают до 9 метров в высоту. Вместо солнечных, растения купаются в светодиодных лучах. Все время работают вентиляторы, каждые несколько часов растения автоматически опрыскиваются удобрениями. Фермеры ходят в костюмах, комбинезонах и резиновых перчатках.
По прогнозам, при запуске весной этого года, ферма будет производить 900 тысяч килограмм зелени листового салата ежегодно, занимая приблизительно 21 тысячу кубометров пространства. То есть по объему это даже не пол украинской "Мрии", а по весу — целых три таких самолета без груза.
Ряд салата в Aerofarms
Постоянный мониторинг растений гарантирует доступ к свежим овощам и фруктам даже в пустынных районах
Цель такого фермерства — в оптимизации выращивания различных видов растений. После того, как фермеры выясняют лучший способ выращивания зелени, они могут в несколько раз увеличить производство, чтобы обеспечить продуктами людей, которые обычно не могут постоянно покупать свежие овощи и фрукты.
Для того, чтобы выйти на массовое производство, рабочие собирают данные о температуре, влажности, уровнях кислорода и углекислого газа с более чем 30 тысяч точек. А ученые из Гарвардского университета и Массачусетского технологический института анализируют эти показатели в режиме реального времени. На основе собранных данных прогнозируют будущий урожай.
Преимущества вертикальных ферм: экономят площадь, пестициды, воду и удобрения
По сравнению с традиционным подходом к сельскому хозяйству, вертикальные фермы значительно продуктивнее и занимают меньше места. Согласно последнему отчету Корнелльского университета, AeroFarms будет производить в 10 раз больше той же зелени по сравнению с типичной фермой в Центральном Нью-Йорке площадью 5 тысяч квадратных километров.
Как правило, потребители покупают зелень, которая собрана за 5-7 дней до этого, так как фермы или теплицы находятся в сотне километров от города. AeroFarms расположена всего в 24 километрах от Манхэттена и доставляет растения в магазины в день сбора.
Экологические преимущества методов AeroFarms в том, что по сравнению с традиционным фермерством, используется на 95% меньше воды и на 50% меньше удобрений. Поскольку зелень растет в помещении, воздействие вредителей нет вообще. Поэтому отпадает необходимость в пестицидах. Фермеры полностью контролируют процесс выращивания, вносят нужные коррективы.
Растения под красным светом
Хотя есть и недостатки: вертикальные фермы энергозатратны и выбрасывают в 10 раз больше углерода
Примеров неудачных экспериментов с вертикальными фермами также немало. В 2015 году компания Google пыталась создать автоматизированную вертикальную ферму, но не смогла задать алгоритм выращивания зерновых культур. VertiCrop, первая вертикальная ферма в Северной Америке, объявила о банкротстве спустя три года после основания.
Критики вертикального земледелия беспокоятся о большом потреблении энергии, увеличении углеродных выбросов почти в 10 раз. При больших затратах на энергию тяжело спрогнозировать цены таких овощей и фруктов. Некоторые фермы уже задействовали альтернативные источники энергии, а светодиоды за 2012-2014 годы увеличили эффективность освещения примерно на 50%.
С 2004 года AeroFarms построила уже девять вертикальных ферм вокруг Ньюарка. Компания планирует запустить фермы и в других городах Восточного побережья США, экспериментировать с разными фруктами и овощами. Судя по финансовой поддержке американских инвестиционных гигантов Goldman Sachs и Prudential в размере $39 млн, AeroFarms вызывает большой интерес.
Прошло время, когда на фермах горбатились рабочие — теперь даже зелень окружили датчиками. Сельское хозяйство становится высокотехнологичным. В Украине над подобным работают пока немногие. Но, например, отечественная компания CyberGrow уже занимается вертикальным озеленением и разработкой решений для производства сельскохозяйственной продукции с использованием информационных технологий.
Роботизированные вертикальный фермы - это одно из перспективных направлений в сельском хозяйстве, способ повысить эффективность капиталовложений и производительность труда в сельском хозяйстве.
Как правило, это многоэтажные теплицы или стеллажи, заставленные лотками с зеленью, освещаемые светодиодами. Создание искуственной, контролируемой среды позволяет сократить потребности в использовании пестицидов, расход воды и энергии. Ускоряется цикл выращивания кормов. В середине "десятых" годов вертикальная ферма может производить до 5 тонн биомассы в сутки, например, зеленых кормов для скота.
Вертикальная ферма может быть комплексным роботизированным устройством, либо в ней могут применяться специализированные роботы на отдельных участках.
Внешний вид
Пример латучной фабрики.
Примеры продуктов
Роботизированная система для выращивания зеленой биомассы - так называемая "вертикальная ферма". Роботизированная система с производительностью 1 тонна кормовых ростков в день. Стоимость системы - порядка $233 тысяч в январе 2017 года. За единицу времени эта вертикальная ферма-робот выращивает на 400% больше биомассы, чем человек. Среди других достоинств - ферма практически не нуждается в плодородных почвах, а также потребляет меньше воды по-сравнению с обычными сельскохозяйственными угодьями.
США, RoBotany
Компания была основана в июне 2016 года и заручилась поддержкой оклендского акселератора стартапов. Первая версия фермы была развернута на площади порядка 50 квадратных метров и вырабатывала 0,45 кг микролистной зелени или трав в день. Февраль 2017 года ознаменовался экспансией - команда предпринимателей взяла в лизинг складские помещения общей площадью свыше 3,7 тысяч квадратных метров. Вторая версия фермы разместилась в углу завода, заняв 185 квадратных метров. Её дневная выдача составляет около 18 кг массы. Третья версия находится на стадии разработки - она займет 1858 квадратных метров и сможет производить свыше 900 кг биомассы в день.
Ферма строится с 2016 года, планируется запуск летом 2017 года. Ферма сможет производить до 30 тысяч головок латука в сутки, что соответствует объему выпуска в 10 млн головок в год. При этом будет использоваться почти полностью автоматизированная технология выращивания. Spread на своей мегафабрике планирует использовать различных роботов. Сооружаемая фабрика относится к типу "вертикальная ферма", предусмотрено использование только искуственного светодиодного освещения. Площадь фабрики - 4800 кв.м. Как ожидается, роботизация фабрики позволит на 50% уменьшить использование ручного труда.
Новости
2017.12.08 . Аналогичные сооружения могут быть построены в ближайшие годы и в других странах.
2017.08.14 . #вертикальныефермы #RoBotany.
2017.05.09 . #НьюДжерси #Aerofarm На вертикальной ферме в Нью Джерси, США, выращивают капусту, рукколу, шпинат и ромен (кос салат). Технология обеспечивает эффективность в 130 раз выше, чем на “полевых” фермах, при этом требуется на 95% меньше воды и исключает использование пестицидов. Урожай снимается 24 раза в год, время года, погодные условия и географическое расположение фермы значения не имеют.
Вертикальная ферма — это относительно новое понятие, охватывающее достаточно широкий комплекс сельскохозяйственных технологий и архитектурно-строительных конструкций. Под вертикальной фермой сегодня может пониматься как обычная теплица, в которой растения располагаются в несколько ярусов, так и специальное многоэтажное сооружение — вплоть до 100-120 метровых небоскребов. Второй вариант, пока достаточно концептуален, однако предпосылки к его реализации в самом ближайшем будущем уже имеются.
В отличие от футуристических концепций вертикальных ферм, которыми в настоящее время заполнен интернет, проект Ilimelgo — абсолютно реален, прост в реализации и имеет относительно небольшой бюджет.
Основные направления развития вертикальных ферм
Вертикальные фермы и их устройство подразумевают использование различных инновационных технологий, повышающих урожайность и увеличивающих ежегодное количество сборов урожая. Как правило, для выращивания растений, кроме, традиционных методов, могут использоваться вертикальные гидропонные фермы или аэропонные.
Параллельно с развитием технологий вертикального выращивания растений, вертикальные теплицы становятся более энергоэффективными и частично независимыми от внешних энергоресурсов. В том числе:
- максимально используются энергосберегающие строительные конструкции — в первую очередь, технологии остекления (многослойные стеклопакеты, специальные теплосберегающие пленки, исключение мостиков холода, эффективная теплоизоляция и т.д.);
- использование альтернативных источников электроэнергии, главным образом, солнечных панелей;
- внедрение установок для получения биогаза;
- сбор и использование дождевых вод;
- значительное снижение потребности растений в воде (до 70%) посредством внедрения технологий гидропоники.
Кроме этого, компактность и эстетический внешний вид позволяют размещать вертикальные фермы в границах города, и, более того — непосредственно у конченого потребителя — в жилых районах, рядом с крупным предприятиями питания и т.п. Современные концептуальные разработки, которые в самое ближайшее время будут реализованы, могут служить в, том числе, для озеленения и повышения архитектурной выразительности существующей городской застройки.
Центральный пролет сооружения перекрытий не имеет и обеспечивает естественное освещение через прозрачную кровлю.
Проект вертикальных ферм в Роменвилле
Государственный жилищный фонд французского города Роменвилль в 2016 году провел конкурс проектов многоярусных теплиц, которые, кроме своего прямого функционального назначения, хорошо бы вписывались в сложившуюся архитектуру городских районов.
По результатам конкурса победил вертикальной фермы проект парижского архитектурного бюро Ilimelgo. В отличие от футуристических концепций вертикальных ферм, которыми в настоящее время заполнен интернет, проект Ilimelgo — абсолютно реален, прост в реализации и имеет относительно небольшой бюджет.
Разрез вертикальной фермы
Архитекторы предложили возводить здания простой формы — прямоугольные в плане со скатной кровлей. Сооружения решены в монолитном железобетонном каркасе, а в качестве ограждающих конструкций предусматривается энергоэффективное остекление из многослойного поликарбоната. Наружная часть железобетонных конструкций утеплена.
Конструктивные элементы вертикальной фермы
Ограждающие конструкции оборудованы устройствами, улавливающими дождевую воду и отводящими ее в подземный резервуар для последующего использования. В остеклении предусмотрены открывающиеся проемы для естественной вентиляции пространства, а также мобильные затеняющие сетки.
Здания имеют по три пролета. Крайние пролеты имеют перекрытия, на которых располагаются растения в стандартных контейнерах с грунтом. Центральный же пролет перекрытий не имеет и обеспечивает естественное освещение через прозрачную кровлю.
Визуализация внутреннего пространства вертикальной фермы
Актуальность вертикального фермерства
В настоящее время острой необходимости в массовом строительстве вертикальных ферм еще нет. Однако, в самом ближайшем будущем такая необходимость обязательно появится. Согласно прогнозам, уже к 2050 году население нашей планеты приблизится к отметке 10 миллиардов — и подавляющее большинство людей будет жить в мегаполисах.
Размещение ферм непосредственно у потребителя, в городах — это единственный способ избавиться от бесконечных транспортных потоков, обеспечивающих доставку продуктов с полей, а также — от необходимости организации их складирования и реализации. При этом, курс на энергоэффективность, энергонезависимость и автоматизацию процессов, позволит обеспечивать население качественной, свежей и дешевой сельскохозяйственной продукцией круглый год.
Сооружения оснащены многими атрибутами современных устойчивых конструкций
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