Mi a vertikális farm? Mik az előnyei?

A vertikális farm arra a kérdésre a válasz, hogy „mit tegyünk, ha már nincs hova növelni a termőterületeinket?”. A probléma nem újkeletű, ahogy a korábbi évezredek során is számos választ adtak a kérdésre.

A legegyszerűbb az volt, hogy felkerekedtek és egész néptömegek indultak meg jobban termő vidékek felé. A bonyolultabb válaszok közé olyanok tartoznak, mint hogy összetett teraszos termelésbe fogtak, vagy lecsapoltak mocsarakat, folyókat szabályoztak és feltötöttek tengerpartokat.

A vertikális farm azonban máshonnan közelíti meg a feladat megoldását: mi van, ha helyben maradunk, de felelé építkezünk, dombok nélkül is? Az, hogy mennyire kivitelezhető, a választ a cikkben olvashatod.

Mi az a vertikális farm?

A vertikális farm az üvegházas technológia egy továbbgondolt és a hidroponikus gazdálkodás egy speciális formája, amelyben a növényeket termőföld nélkül, vertikálisan, vagyis a függőleges térkihasználással termesztik.

Ahelyett, hogy csak egyetlen vízszintes termelési síkot használnának, mint ahogyan azt a hagyományos talajművelést folytató gazdaságok, farmok és a hidroponikus üvegházak is teszik, a vertikális farmok a vízszintes és a függőleges síkot egyaránt képesek a növénytermesztés szolgálatába állítani, ráadásul igen jó hatékonysági mutatókkal.

Így az agrártudományi szakemberek és a növénybiológusok egyaránt bizakodóak a tekintetben, hogy ez a gazdálkodási forma idővel megoldásként szolgálhat többek között a globális szinten egyre növekvő élelmiszerigényre.

A vertikális farmokon ellenőrzött, jól kontrollálható körülmények között folyik a termelés

A cél a termesztett növények növekedésének (és hozamának) optimalizálása, ehhez pedig olyan talaj nélküli gazdálkodási technikákat alkalmaznak, mint például a hidroponika, az akvapónia és az aeroponika.

A vertikális farmok többnyire zárt térben kerülnek kialakításra, így biztosítani kell a növények fejlődéséhez szükséges feltételeket, úgy, mint: optimális hőmérséklet, víz, tápanyagok, napfény vagy mesterséges napfény (LED-világítás) és akár a beporzó rovarok.

Mivel nincs kifejezett definíció arra, hogy mit is értünk vertikális farm fogalmán, egyaránt találhatunk ma olyan működő vertikális farmot, amely ultra modern felszereltséggel rendelkező, nyitható tetejű, üvegházhoz hasonló épületben került kialakításra és olyat is, amelyet régi hajókonténerekben vagy épp elhagyott bányaaknában alakítottak ki.

Ez utóbbiak is a vertikális farmok közzé tartoznak – amennyiben képesek biztosítani a növények növekedéséhez és ellátásához szükséges, ellenőrzött környezetet.

Hogyan működik a vertikális farm és gazdálkodás?

A vertikális gazdálkodás többnyire valamilyen mesterséges megvilágítással működik, amely képes a napfényt helyettesíteni, és biztosítani a növények növekedéséhez optimális spektrumot és intenzitást. Így egy vertikális farm olyan helyeken is megfelelő hatékonysággal működtethető, ahol egyébként a hagyományos talajművelő gazdálkodás nem lehetséges opció.

Egyes talajművelés nélküli, függőleges gazdaságok zárt körfolyamatú vízvisszaforgató rendszereket is felhasználnak annak érdekében, hogy folyamatosan tápanyagban gazdag oldatokat juttathassanak a termesztett növények gyökereihez. Erre alapozva a talaj nélküli termesztésnek több módszere is kialakult, amelyeket igen hatékonyan lehet a függőleges gazdaságokban alkalmazni.

A három legismertebb

1. a hidroponika, amikor a növények gyökereit makrotápanyagokat és nyomelemeket tartalmazó folyékony oldat veszi körül,
2. az akvapónia, ahol gyökereket olyan vízbe merítik, amelyet halak és/vagy más vízi állatok „hulladékai” dúsítanak, és
3. az aeroponika, amely esetében a növények gyökerei a levegőben szabadon fejlődnek, és azokat meghatározott időközönként a növények igényei szerint különböző tápanyagokkal dúsított vízzel, pára-, vagy ködszerűen permetezik.

Ki találta fel a vertikális gazdálkodást?

A vertikális gazdálkodás ma is használt, modern koncepcióját 1999-ben Dickson Despommier, a Columbia Egyetem környezet- és közegészségügyi professzora javasolta.

Despommier és diákjai akkor egy olyan felhőkarcoló alapformájú farm tervével álltak elő, amely akár 50 000 embert is eltudna látni élelemmel. Bár maga az eredeti terv a mai napig nem valósult meg, így is megalapozta és sikeresen népszerűsítette a vertikális gazdálkodás gondolatát.

Mik a vertikális farm előnyei?

A vertikális farm egyik legfőbb előnye a hagyományos talajgazdálkodással szemben, hogy alkalmazásával ugyanakkora alapterületen akár lényegesen nagyobb terméshozam is elérhető. Vagyis a vertikális gazdálkodás egy adott kiterjedésű földterület esetében akár tízszer nagyobb termést is lehetővé tehet pusztán azáltal, hogy a növényeket függőlegesen, egymás feletti polcokon vagy magas oszlopok felületén helyezik el.

A függőleges gazdálkodás zárt térben történő kialakítása megvédi a benne termesztett növényeket a szélsőséges vagy váratlan időjárási jelenségek okozta kártételektől és egyben nagyobb terménydiverzitást is biztosíthat, ugyanis polcain vagy épp oszlopain egyszerre, akár egymás mellett, fölött, alatt, többféle növény is nevelhető.

A vertikális farmokon a növénytermesztés a sok helyen megvalósíthatatlan szántóföldi (horizontális) bővítés helyett függőleges irányba terjeszkedik, ráadásul növényvédőszer-használat nélkül. Ezzel nem csak a földhasználat mértékét, de a növényvédő szerek szükségességét, az élelmiszerrel megtett kilométerek számát, vagyis a szállítási költségeket is képes jelentősen lecsökkenteni. Az egészséges élelmiszertermelés pedig közelebb kerül a városi fogyasztókhoz.

Hogyan növeli a vertikális gazdálkodás a terméshozamot?

A vertikális gazdálkodás képes azáltal növelni a terméshozamot, hogy az optimális növénynövekedés érdekében mesterséges megvilágítással meghosszabbítja a fotoperiódust, és szabályozza a fényspektrumot valamint a fény intenzitását.

Vagyis a mesterséges naphossz és az évszak jellemzőinek (fény, hőingadozás, páratartalom, csapadék stb.) kontrollált beállításával egy vertikális farmon akár egész évben képesek a növények növesztésére és betakarítására, ezzel folyamatos élelemellátást biztosítva.

A függőleges gazdaságok ugyanakkor a hőmérsékletet, a páratartalmat, a szén-dioxid-szintet és a légkeringést is manipulálják annak érdekében, hogy a lehető legideálisabb termesztési feltételeket teremtsék meg a különböző növények számára.

Hogyan növeli a vertikális gazdálkodás a növények sokféleségét?

A vertikális gazdálkodás lehetővé teszi, hogy a különböző növények külön rétegekben vagy modulokban nőjenek anélkül, hogy a földterületért vagy erőforrásokért versenyeznének.

A függőleges gazdaságokban olyan növényeket is termeszthetünk, amelyek az éghajlati vagy talajbeli korlátok miatt nem alkalmasak a szabadföldi termesztésre.

A függőleges gazdaságok például trópusi gyümölcsöket termeszthetnek a mérsékelt égövi régiókban, vagy leveles zöldeket a többnyire száraz területeken. Sőt. Akár olyan új fajtákat és hibrideket is kikísérletezhetnek, amelyek amellett, hogy magasabb tápértékkel rendelkeznek, mint a hagyományos növények, még finomabbak is.

Hogyan biztosíthatunk kellő mennyiségű fényt és vizet a vertikális farm működtetéséhez?

Az elegendő fény és víz a növények növekedéséhez nélkülözhetetlen, de a hagyományos mezőgazdaságban ezek szűkös és egyben igen költséges erőforrások.

A vertikális gazdálkodás – vagyis az élelmiszerek függőleges felületen illetőleg függőlegesen egymásra helyezett, lejtő felszíneken, talaj és napfény nélkül történő termesztése – lehetőséget kínál a növények vízfelhasználásának optimalizálására, mesterséges megvilágítási, ellenőrzött termesztési és kontrollált tápanyagellátási rendszerek alkalmazásával.

A farm elhelyezkedésének függvényében ráadásul a víz- és energiaellátás biztosítása akár 100%-a helyben is megoldható újrafelhasználással vagy akár zöldenergia felhasználásával. A zárt körfolyamatú rendszereken keresztül a vizet ugyanis szinte minden vertikális farmon ma már teljes mértékben újrahasznosítják, ami csökkenti a párolgás vagy elfolyás miatti vízveszteséget, ezzel lényegesen alacsonyabb vízfelhasználási költségeket érve el.

Hogyan biztosíthatunk elegendő fényt a vertikális farm növényeinek fejlődéséhez?

A fény a vízen kívül a másik, a növények növekedését jelentős mértékben befolyásoló tényező. A fény biztosítja az elegendő energiát a fotoszintézishez, ahhoz a folyamathoz, amelynek során a növények a szén-dioxidot és a vizet tápláló szerves anyaggá valamint oxigénné alakítják át.

A napfény azonban nem mindig, vagy sok esetben nem elegendő mértékben áll rendelkezésre az optimális növénynövekedéshez, különösen így van ez a hosszú hónapokon át tartó, hideg téllel, a túlnyomórészt felhős, csapadékos napokkal rendelkező és a magasabb szélességi körökön fekvő régiókban. A napfény intenzitása, időtartama és spektruma sem egységes, ez is nagyban befolyásolhatja a különböző növények növekedési ütemét, terméshozamát és minőségét.

A függőleges termesztés ezeket a problémákat úgy oldja meg, hogy a napfény helyett világításra speciális, különböző hullámhosszúságú fényt biztosító LED-lámpákat használ, amelyek mindig képesek biztosítani az adott fajta növények növekedéséhez éppen szükséges optimális fényspektrumot és intenzitást.

A fény intenzitásának, időtartamának és spektrumának szabályozásával a farm dolgozói ideális termesztési feltételeket teremthetnek; befolyásolhatják a növényi növekedési folyamatokat, például a fotoszintézist, a virágzást és a termésképződést. A speciális LED-ek színei és azok hatásai:

• A vörös fény tartomány serkenti a levél növekedését, a szár nyúlását és a virágzást, míg
• a kék fény gátolja a szár növekedését és elősegíti a klorofill szintézisét.
• A zöld fény mélyebbre hatol a növény sejtjeiben, és fokozza a fotoszintézist.
• Az infravörös fény a rövid nappalos növényeknél virágzást, a hosszú nappalos növényeknél vegetatív növekedést indukál.
• A fehér fény pedig egyszerűen egy olyan kiegyensúlyozott spektrumot biztosít, amely a természetes napfényt utánozza.

A hollandiai Wageningen University & Research tanulmánya kimutatta, hogy a LED-es világítás 25%-kal növelheti a saláta terméshozamát a fénycsöves világításhoz képest. A tanulmány azt is megállapította, hogy a LED-világítás a saláta minőségét is javíthatja azáltal, hogy növeli a saláta C-vitamin-tartalmát, ugyanakkor a nitrát-tartalmat csökkenti a levelekben.

Egy másik, a Philips Lighting (ma Signify) és a lengyelországi Green Sense Farms együttműködésével végzett tanulmány azt mutatta ki, hogy a LED-es világítás a hagyományos világítási módszerekhez képest akár 50%-kal is növelheti a bazsalikom terméshozamát. Továbbá, hogy a LED-világítás a bazsalikom ízét és aromáját is javíthatja azáltal, hogy növeli annak illóolaj-tartalmát.

Hogyan növeli a vertikális gazdálkodás a növénytermesztés sokszínűségét Európában?

A függőleges gazdaságokban egyfajta mesterséges éghajlat és évszakok imitálásával és ezzel a szükséges létfeltételek biztosításával olyan növényeket is termeszthetnek, amelyek nem őshonosak Európában, mint például a trópusi gyümölcsök, a banán, az ananász, a papaja és a mangó, amelyek a mérsékelt égövi régiókban nem teremnek vagy érnek be. Biztosíthatnak olyan terményeket, növényeket is, amelyeknek éppen nincs szezonjuk, leveles zöldfajtákat, például spenótot, sóskét, fejes és kelkáposztát valamint rebarbarát, rukkolát a hideg, téli hónapokban.

A vertikális gazdálkodás olyan különleges, új fajták és hibridek termesztését is lehetővé teszi, amelyek magasabb tápértékkel vagy éppen jobb ízzel rendelkezhetnek, mint a hagyományos növények. A függőleges gazdaságokban például olyan lila paradicsomot lehet termeszteni, amelynek magas az antocián-tartalma, ami egy olyan antioxidáns-típus, amely többek között gyulladáscsökkentő és rákellenes tulajdonságokkal is rendelkezik.

A mikrozöldségek termesztéséhez is elegendő teret adhatnak ezek a farmok. A mikrozöldségek az ehető növények fiatal palántái, amelyek sokkal magasabb koncentrációban tartalmaznak számunkra is létfontosságú vitaminokat, ásványi anyagokat valamint fitokemikáliákat, mint a már teljesen kifejlődött, érett növények.

Milyen tapasztalatok vannak Magyarországon a vertikális farm szempontjából?

Magyarország egyike azoknak az európai országoknak, amelyek egy ideje már kísérleteznek a vertikális gazdálkodással, mint az élelmiszerbiztonság, a fenntarthatóság és az innováció fokozásának egyik módjával.

Haznákban etéren két kiemelt projektet is megemlíthetünk – mindkettőhöz igen nagy reményeket fűznek.

A Tungsram vertikális farmja Budapesten

A Tungsram egy világítástechnikai multinacionális vállalat, amely 2021-ben avatta fel kísérleti vertikális farmját újpesti székhelyén, Budapesten. A vertikális farmot részben a magyar Innovációs és Technológiai Minisztérium (ITM) finanszírozta a „Beltéri mezőgazdaság – vertikális farm létrehozása” projekt keretében.

A Tungsram függőleges gazdasága egy közel 150 négyzetméteres termelési területet foglal el, és két növekedési kamrából áll, ahol aktív kutatási és fejlesztési tevékenységek folynak. A gazdaság olyan hidroponikus rendszert használ, ahol a növényeket a fejlődésükhöz szükséges tápanyagokat tartalmazó folyékony oldatban termesztik és a különböző növények speciális igényeihez igazított LED-fényekkel világítják meg.

A növények gyökereihez juttatott vizet UV-fénnyel szűrik meg, hogy elpusztítsák a káros baktériumokat és gombákat, ugyanakkor a víz pH-értékét, elektromos vezetőképességét és az oldott oxigén szintjét is folyamatosan ellenőrzik a növények optimális növekedésének biztosítása érdekében. A vertikális gazdálkodási technológiák hatékonyságával és eredményességével kapcsolatos kutatás mellett a Tungsram farmjának célja a kereskedelmi célú saláta- és fűszernövénytermesztés.

A Biopolus LivingIsland vertikális farmja Budapesten

A Biopolus egy magyar vállalat, amely innovatív megoldásokat kutat és fejleszt a városi fenntarthatósággal, például a szennyvízkezeléssel, a szürke víz kezeléssel, a hulladékgazdálkodással, a megújuló energia használatával és a városi gazdálkodással kapcsolatban.

A Biopolus 2016-ban telepítette az első vertikális farmját Budapesten az aero.green rendszerével. A vertikális farmot a Fővárosi Vízművek tulajdonában lévő dunai szigeten helyezték el, alapja egy ellenőrzött városi gazdálkodási gyári rendszer, amely három elsődleges városi gazdálkodási technika integrált vegyes rendszerét alkalmazza: a hidrokultúrát, a tápanyagfilm-technológiát (NFT) és az aeroponikát.

A Biopolus farmja LED-fényeket használ, hogy optimális fényspektrumot és intenzitást biztosítson a növények növekedéséhez továbbá érzékelőket és intelligens eszközöket alkalmaz a víz- és tápanyagbevitel kontrollálására, folyamatos szabályozására és finomhangolására. A rendszer egyediségét az adja, hogy saját maga állítja elő a szükséges műtrágya mennyiséget, helyi, fermentált növényi hulladékokból.

Érdemes-e házi jelleggel vertikális farmot telepíteni?

A vertikális farm háztáji telepítése tulajdonképpen egy kisméretű vertikális farm felállítását jelenti otthon, a teljen vagy egy kisebb, arra alkalmas közösségi térben. Egy otthoni, házi működtetésű vertikális farm telepítésének fő célja a friss, egészséges és helyi élelmiszerek előállítása személyes vagy közösségi fogyasztásra.

A házi jellegű vertikális farmok telepítése több előnnyel is járhat:

• élelmiszerbiztonsággal (folyamatos ellátottság)
• élelmiszer-minőségi javulással
• élelmiszerek sokféleségével
• agrároktatási lehetőséggel
• valamint további lehetőségekkel a közösségi munka terén.

A házi jellegű vertikális farmok olyan megbízható élelmiszerforrást biztosíthatnak, amely független mindenféle külső tényezőtől; időjárástól, az évszakoktól, az éghajlatváltozástól, a piaci áringadozásoktól vagy épp az ellátási, beszerzési lánc megszakadásától.

A függőleges kis, házi farmgazdaságokban a saját élelmiszer termesztése, szüretelése és betakarítása igazén egyedi élménnyel gazdagíthatja a családot amellett, hogy folyamatosan friss élelmiszerekkel látja el a hazai konyhát.

A házi vertikális farmok ugyanakkor képesek változatosabbá tenni a mindennapi étkezési szokásainkat mivel olyan növényeket is termeszthetünk bennük, amelyek a helyi piacon esetleg nem állnak rendelkezésre vagy csak olyan áron, ami a számunkra vagy a család részére esetleg nem megfizethető.

A házi jellegű függőleges gazdaság telepítésének fő kihívásai

Ugyanakkor egy vertikális farm kiépítése kihívásokkal jár. A magas bekerülési költségek eltántoríthatják azokat, akik farm létrehozásában gondolkodnak.

Hiszen az már az első lépésekkor olyan berendezések beszerzését vagy bérlését igényli, mint a drága LED-es lámpák, vízkeringető és hőszivattyúk, csövek, tartályok, érzékelők, vezérlők stb., és akkor még nem is beszéltünk az áram, a víz, a tápanyagok, a vetőmagok áráról.

Milyen növényeket lehet vertikális farm segítségével termeszteni?

A vertikális farm beltéri precíziós növénytermesztési rendszerében annak típusától, alap technológiától és a mindenkori piaci kereslettől függően szinte mindenféle növény termeszthető. De azért akadnak olyanok is, amelyek bizonyos okokból nem alkalmasak az ilyen jellegű keretek közötti termesztésre.

Általában a termesztés szempontjából a gyorsan növő növények a leghatékonyabbak és közülük is inkább azok a fajták, amelyeknek a növény „érdemi” részéhez viszonyítva arányában kevesebb az ehetetlen része, mint például a gyökér és a szár, vagy amelyeknek egyáltalán nincsenek ehetetlen illetőleg hasznosíthatatlan részei.
Egyes vertikális kertek viszont kifejezetten azokra a növényekre specializálódtak amelyeknek általában magas a piaci értéke, mint például a

1. leveles zöldségek,
2. a gyümölcsök,
3. a dísznövények és a
4. virágok.

Mennyiben számít környezetbarát megoldásnak a vertikális farm?

A vertikális gazdálkodás a hagyományos talajművelő gazdálkodási formához viszonyítva lényegesen környezetbarátabb megoldás.

Egyrészt azért, mert a hagyományos mezőgazdasági módszerek különböző forrásokból, például a fosszilis tüzelőanyagok elégetése, a műtrágyázás, az állattenyésztés emésztése, a trágyagazdálkodás, a rizstermesztés, a földek tisztítása és a biomassza elégetése révén üvegházhatású gázokat bocsátanak ki a légkörbe. – Az Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezet (FAO) szerint 2014-ben a mezőgazdaság a globális antropogén üvegházhatású gázkibocsátás közel 18%-áért volt felelős.

Ezzel szemben a vertikális gazdálkodás még csökkentheti is az üvegházhatású gázok kibocsátását azáltal, hogy megszünteti a nagy távolságra való (főleg fosszilis tüzelőanyag-alapú) szállítás szükségességét, valamint minimalizálja a szintetikus műtrágyák használatát és csökkenti a metánkibocsátást, valamint megakadályozza a talajeróziót és az erdőirtást.

A vízfelhasználás kérdése

A hagyományos mezőgazdasági módszerek összességében nagy mennyiségű édesvizet igényelnek a növények igényenkénti öntözéséhez, ami szépen, lassan kimeríti a felszín alatti vízkészleteket, csökkenti a talajvízszintet, csökkenti a folyók átlagos vízhozamát, ugyanakkor növeli a talajvíz sótartalmát és kimutatottan hatással van a vízi ökoszisztémákra.

A vertikális gazdálkodás azonban akár 95%-kal is csökkentheti a vízfelhasználást a hagyományos gazdaságokhoz képest, mivel olyan zártkörű vízvisszaforgató rendszereket használ, amelyek megakadályozzák a párolgás vagy az elfolyás révén történő vízveszteséget. Az összes vertikális farm körül a finom ködös gyökérpermetezéses (aeroponika) módszer vízfelhasználása a legalacsonyabb mértékű.

A hagyományos, talajművelésen alapuló mezőgazdasági módszerek nagy mennyiségű földterületet igényelnek a növénytermesztéshez, ami erdőirtáshoz, talajerózióhoz, ezáltal élőhelyvesztéshez és a biológiai sokféleség csökkenéséhez vezet. – A FAO szerint 2018-ban a mezőgazdasági művelés alá voltterületek a globális földterület 38%-át tette ki.

A vertikális gazdálkodás a hagyományos gazdaságokhoz képest akár 90%-kal is csökkentheti a földhasználatot, mivel a vízszintes szántóföldek helyett függőleges struktúrákat használ. Ráadásul azokban a termelésnek csak egy kis része földalapú. Így a vertikális gazdálkodás – a művelt földterületek egy részének kiváltásával – földterületeket szabadíthat fel egyéb célokra, például a vadvilág megőrzésére, erdőtelepítésre.

A vertikális gazdálkodás azonban nem teljesen környezetbarát – még

A vertikális farm fenntartásához ugyanis nagy mennyiségű villamos energia szükséges a LED-es lámpák és egyéb elektromos berendezések működtetéséhez, ami az áramforrás formájától függően járhat bizonyos mértékű üvegházhatású gázkibocsátással. Ezért a cél az, hogy minél több vertikális gazdálkodás támaszkodjon megújuló energiaforrásokra, például napelemekre vagy szélturbinákra, hogy csökkentse annak szénlábnyomát.

Dr. Rónay P. Tamás | Korábbi egyetemi oktató, szövegíró. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.