Průzkum podzemních pěstebních prostředí: Komplexní průvodce

Vzhledem k tomu, že se světová populace neustále rozrůstá a změna klimatu se zintenzivňuje, stává se potřeba udržitelných a efektivních metod produkce potravin stále kritičtější. Tradiční zemědělství čelí mnoha výzvám, včetně nedostatku půdy, nedostatku vody, degradace půdy a zranitelnosti vůči extrémním povětrnostním jevům. V reakci na to se objevují inovativní přístupy, z nichž jedním z nejzajímavějších jsou podzemní pěstební prostředí.

Tento komplexní průvodce zkoumá potenciál podzemních prostor pro zemědělské účely, přičemž se zabývá výhodami, výzvami, technologiemi a globálním využitím tohoto rozvíjejícího se oboru. Ponoříme se do různých typů podzemních pěstebních prostředí, klíčových technologií, které je umožňují, a potenciálního dopadu, který mohou mít na potravinovou bezpečnost a udržitelnost životního prostředí.

Co jsou podzemní pěstební prostředí?

Podzemní pěstební prostředí, známá také jako subteránní zemědělství, zahrnují pěstování plodin v uzavřených nebo polouzavřených prostorách pod zemským povrchem. Tato prostředí se mohou pohybovat od přeměněných dolů a jeskyní až po účelově vybudovaná podzemní zařízení. Klíčovou vlastností je, že nabízejí kontrolované a chráněné prostředí, chráněné před vnějšími povětrnostními podmínkami, škůdci a znečišťujícími látkami.

Na rozdíl od tradičního zemědělství se podzemní pěstování silně opírá o technologie zemědělství v řízeném prostředí (CEA). To zahrnuje přesnou kontrolu teploty, vlhkosti, osvětlení a dodávání živin. Manipulací s těmito faktory mohou pěstitelé optimalizovat růst rostlin, zvýšit výnosy a snížit spotřebu zdrojů.

Výhody podzemních pěstebních prostředí

Podzemní pěstování nabízí ve srovnání s tradičním zemědělstvím řadu potenciálních výhod:

• Celoroční produkce: Podzemní prostředí jsou izolována od sezónních výkyvů, což umožňuje nepřetržitou produkci plodin bez ohledu na klima. To je zvláště cenné v oblastech s drsnými zimami nebo extrémními povětrnostními jevy.
• Snížená spotřeba vody: Uzavřené systémy v podzemních farmách mohou výrazně snížit spotřebu vody. Voda se recykluje a znovu používá, což minimalizuje odpad a šetří tento cenný zdroj. Příkladem je hydroponie a aeroponie, které spotřebují výrazně méně vody než tradiční zemědělství založené na půdě.
• Eliminace pesticidů a herbicidů: Kontrolované prostředí snižuje riziko napadení škůdci a růstu plevele, čímž se eliminuje potřeba škodlivých pesticidů a herbicidů. Výsledkem jsou zdravější a bezpečnější potravinářské produkty.
• Ochrana půdy: Podzemní pěstování využívá prostory, které jsou často nevhodné pro jiné účely, jako jsou opuštěné doly nebo městské sklepy. Tím se uvolňuje cenná povrchová půda pro jiné využití, například pro bydlení nebo ochranu přírody.
• Snížené náklady na dopravu: Podzemní farmy mohou být umístěny v blízkosti městských center, což snižuje přepravní vzdálenosti a související náklady a emise. To zvyšuje potravinovou bezpečnost a snižuje uhlíkovou stopu potravinového dodavatelského řetězce. Představte si podzemní farmu pod hustě osídleným městem jako Tokio nebo Londýn.
• Adaptace na změnu klimatu: Podzemní prostředí nabízejí ochranu proti dopadům změny klimatu, jako jsou extrémní povětrnostní jevy, sucha a teplotní výkyvy. To z nich činí odolnou možnost pro zajištění potravinové bezpečnosti v měnícím se světě.
• Zvýšená potravinová bezpečnost: Poskytováním spolehlivého a kontrolovaného zdroje potravin může podzemní pěstování přispět ke zvýšení potravinové bezpečnosti, zejména v regionech s omezenou zemědělskou půdou nebo náročnými podmínkami prostředí.

Výzvy podzemních pěstebních prostředí

Ačkoli podzemní pěstování nabízí četné výhody, představuje také několik výzev:

• Vysoká počáteční investice: Založení podzemní farmy vyžaduje značné počáteční investice do infrastruktury, vybavení a technologie. To může být překážkou pro vstup drobných zemědělců nebo podnikatelů. Modernizace stávajícího dolu nebo výstavba nové podzemní stavby představují značné náklady.
• Spotřeba energie: Podzemní pěstování se silně opírá o umělé osvětlení a systémy kontroly klimatu, které mohou spotřebovávat značné množství energie. Využití obnovitelných zdrojů energie, jako je solární nebo geotermální, je klíčové pro minimalizaci dopadu na životní prostředí.
• Technická odbornost: Provoz podzemní farmy vyžaduje specializované znalosti a dovednosti v oblastech, jako je zemědělství v řízeném prostředí, hydroponie a LED osvětlení. Kvalifikovaná pracovní síla je pro úspěšný provoz nezbytná.
• Větrání a kvalita vzduchu: Udržování dostatečného větrání a kvality vzduchu je klíčové pro zdraví rostlin a bezpečnost lidí v podzemním prostředí. Jsou zapotřebí správné ventilační systémy k odstraňování nadměrné vlhkosti, oxidu uhličitého a dalších znečišťujících látek.
• Dostupnost a logistika: Přístup k podzemním zařízením a jejich správa mohou být náročné, zejména na odlehlých místech nebo hluboko v podzemí. Pro přepravu plodin a zásob dovnitř a ven z farmy jsou zapotřebí efektivní logistické a dopravní systémy.
• Psychologický dopad: Práce v uzavřeném, umělém prostředí může mít psychologické dopady na pracovníky. Poskytování simulací přirozeného světla a začlenění biofilních designových prvků může pomoci tyto dopady zmírnit.

Klíčové technologie pro podzemní pěstování

Pro úspěšný provoz podzemních pěstebních prostředí je nezbytných několik klíčových technologií:

• LED osvětlení: Světelné diody (LED) jsou primárním zdrojem světla v podzemních farmách. LED diody jsou energeticky úsporné, mají dlouhou životnost a lze je přizpůsobit tak, aby poskytovaly specifické světelné spektrum potřebné pro optimální růst rostlin. Výzkum optimalizace LED receptur pro různé plodiny pokračuje.
• Hydroponie a aeroponie: Tyto bezpůdní pěstební techniky jsou v podzemním pěstování široce používány. Hydroponie zahrnuje pěstování rostlin ve vodních roztocích bohatých na živiny, zatímco aeroponie spočívá v zavěšení kořenů rostlin ve vzduchu a jejich postřikování živnými roztoky. Obě metody snižují spotřebu vody a zvyšují účinnost příjmu živin.
• Systémy kontroly klimatu: Sofistikované systémy kontroly klimatu regulují teplotu, vlhkost a hladinu oxidu uhličitého v podzemním prostředí. Tyto systémy zajišťují optimální podmínky pro pěstování rostlin a zabraňují hromadění nadměrné vlhkosti nebo znečišťujících látek.
• Senzory a automatizace: Senzory monitorují různé parametry prostředí, jako je teplota, vlhkost, intenzita světla a hladiny živin. Tato data se používají k automatizaci řídicích systémů a optimalizaci podmínek pěstování. Automatizace může také snížit náklady na pracovní sílu a zlepšit efektivitu.
• Obnovitelné zdroje energie: Využití obnovitelných zdrojů energie, jako je solární nebo geotermální, je klíčové pro snížení dopadu podzemního pěstování na životní prostředí. Geotermální energii lze použít pro vytápění a chlazení, zatímco solární energie může napájet LED osvětlení a další zařízení.
• Systémy recyklace vody: Systémy recyklace vody s uzavřeným okruhem zachycují a znovu používají vodu, čímž minimalizují její spotřebu a snižují ekologickou stopu. Tyto systémy často zahrnují filtrační a sterilizační procesy k odstranění kontaminantů a patogenů.

Globální využití podzemního pěstování

Podzemní pěstování je zkoumáno a implementováno na různých místech po celém světě, přičemž každé má jedinečné využití a výzvy:

• Přeměněné doly: Opuštěné doly jsou v několika zemích přeměňovány na podzemní farmy. Například ve Velké Británii společnost Growing Underground přeměnila bývalý protiletecký kryt z druhé světové války na hydroponickou farmu produkující listovou zeleninu. Podobné projekty probíhají v USA a Kanadě a zkoumají potenciál opuštěných dolů pro zemědělské účely.
• Městské sklepy: Městské sklepy a podzemní prostory se využívají pro vertikální farmaření v hustě osídlených městech. V Japonsku společnost Pasona O2 vytvořila podzemní farmu v suterénu svého tokijského sídla, čímž demonstruje potenciál městského zemědělství. V Paříži společnost Cycloponics pěstuje bio produkty v přeměněných podzemních garážích.
• Podzemní tunely: Podzemní tunely jsou zkoumány jako potenciální místa pro rozsáhlé podzemní farmy. Ve Švýcarsku vědci zkoumají proveditelnost využití stávající tunelové infrastruktury pro zemědělskou produkci. Tyto tunely nabízejí stabilní a kontrolované prostředí s readily dostupnou infrastrukturou.
• Geotermální skleníky: Kombinace geotermální energie s technologií skleníků může vytvořit vysoce efektivní a udržitelná podzemní pěstební prostředí. Na Islandu geotermální skleníky využívají geotermální energii k vytápění a napájení svých provozů a produkují různé plodiny po celý rok. Tento model by mohl být přizpůsoben pro podzemní prostředí.
• Výzkumná zařízení: Několik výzkumných zařízení se věnuje studiu podzemního pěstování a vývoji nových technologií. Centrum pro zemědělství v řízeném prostředí Arizonské univerzity provádí výzkum podzemního vertikálního farmaření a zkoumá optimální podmínky pro pěstování různých plodin. Podobný výzkum probíhá i v dalších zemích, včetně Nizozemska a Jižní Koreje.

Případové studie: Úspěšné podzemní pěstební provozy

Několik úspěšných podzemních pěstebních provozů demonstruje potenciál tohoto inovativního přístupu:

• Growing Underground (Londýn, Velká Británie): Nachází se 33 metrů pod ulicemi Londýna v bývalém protileteckém krytu, Growing Underground produkuje listovou zeleninu pomocí hydroponie a LED osvětlení. Farma zásobuje místní restaurace a supermarkety, čímž snižuje vzdálenosti pro přepravu potravin a podporuje udržitelné zemědělství.
• Pasona O2 (Tokio, Japonsko): Podzemní farma společnosti Pasona O2 v Tokiu ukazuje potenciál městského zemědělství. Farma pěstuje různé plodiny, včetně rýže, zeleniny a bylinek, pomocí hydroponie a technologií řízeného prostředí. Slouží jako demonstrační projekt a vzdělávací centrum.
• Cycloponics (Paříž, Francie): Cycloponics přeměňuje opuštěné podzemní garáže na bio farmy. Farma pěstuje houby a další plodiny pomocí akvaponie a dalších udržitelných technik. Poskytuje čerstvé, místní produkty komunitě a vytváří pracovní příležitosti.
• Deep Greens (Montreal, Kanada): Deep Greens je městská farma využívající hydroponii v recyklovaném podzemním prostoru. Zaměřují se na dodávání lokálně pěstovaných produktů restauracím, obchodům s potravinami a spotřebitelům v oblasti Montrealu.

Budoucnost podzemního pěstování

Budoucnost podzemního pěstování vypadá slibně, přičemž pokračující výzkumné a vývojové úsilí se zaměřuje na zlepšení efektivity, snížení nákladů a rozšíření škály plodin, které lze pěstovat v podzemí. Jak technologie postupuje a dosahuje se úspor z rozsahu, podzemní pěstování se pravděpodobně stane stále životaschopnější a důležitější součástí globálního potravinového systému.

Budoucnost podzemního pěstování formuje několik klíčových trendů:

• Zvýšená automatizace: Automatizace bude hrát v podzemních farmách stále důležitější roli, snižovat náklady na pracovní sílu a zlepšovat efektivitu. Roboti a automatizované systémy budou používány pro úkoly, jako je sázení, sklizeň a monitorování zdraví rostlin.
• Vylepšené LED osvětlení: Výzkum technologie LED osvětlení bude pokračovat v optimalizaci světelných spekter a snižování spotřeby energie. Zkoumají se nové technologie LED, jako jsou kvantové tečky, pro jejich potenciál zlepšit růst rostlin.
• Optimalizace řízená daty: Analytika dat a strojové učení budou použity k optimalizaci podmínek pěstování a zlepšení výnosů. Senzory budou sbírat obrovské množství dat o parametrech prostředí a zdraví rostlin, která budou analyzována za účelem identifikace vzorců a optimalizace pěstebních strategií.
• Integrace s městským prostředím: Podzemní farmy budou stále více integrovány do městského prostředí a poskytovat čerstvé, místní produkty obyvatelům měst. To sníží náklady na dopravu a emise, zvýší potravinovou bezpečnost a vytvoří zelená pracovní místa.
• Rozšíření na nové plodiny: Probíhá výzkum s cílem rozšířit škálu plodin, které lze pěstovat v podzemí. Zatímco listová zelenina a bylinky jsou v současnosti nejběžnějšími plodinami, probíhají snahy o pěstování ovoce, zeleniny a dokonce i obilovin v podzemí.
• Udržitelné postupy: Pro minimalizaci dopadu podzemního pěstování na životní prostředí bude klíčové pokračující zaměření na udržitelnost, včetně obnovitelných zdrojů energie, ochrany vody a snižování odpadu.

Závěr

Podzemní pěstební prostředí nabízejí slibné řešení výzev, kterým čelí tradiční zemědělství. Poskytováním kontrolovaného a chráněného prostředí mohou podzemní farmy produkovat plodiny po celý rok, snižovat spotřebu vody, eliminovat pesticidy a šetřit půdu. Ačkoli výzvy přetrvávají, pokračující technologický pokrok a úspěšné případové studie demonstrují potenciál podzemního pěstování přispět k udržitelnější a potravinově bezpečnější budoucnosti.

Vzhledem k tomu, že se světová populace neustále rozrůstá a změna klimatu se zintenzivňuje, budou inovativní přístupy k produkci potravin nezbytné. Podzemní pěstování je jedním z takových přístupů, který slibuje zajištění udržitelného a odolného zásobování potravinami pro budoucí generace. Přijetím této inovativní technologie můžeme připravit cestu pro potravinově bezpečnější a ekologicky udržitelnější svět.

Praktické poznatky: Zvažte podporu místních podzemních farem nebo investice do výzkumných a vývojových snah. Vzdělávejte sebe i ostatní o výhodách podzemního pěstování a jeho potenciálu transformovat potravinový systém.

Další zdroje

• Vertical Farm Daily: Poskytuje zprávy a informace o vertikálním farmaření a zemědělství v řízeném prostředí.
• Asociace pro vertikální farmaření (Association for Vertical Farming): Globální organizace podporující rozvoj vertikálního farmaření.
• Místní organizace pro udržitelné zemědělství: Vyhledejte místní organizace ve vaší oblasti podporující iniciativy udržitelného zemědělství.