Общая численность населения приближается к 8 миллиардам, и мировой спрос на продукты питания продолжает увеличиваться. Однако в то же время серьезные изменения климата вместе с другими экологическими факторами оказывают большое влияние. Засухи, опустынивание и рост непредсказуемости дождей приводят к уменьшению урожайности во многих странах, тогда как сокращение запасов органических топлив делает содержание крупных коммерческих хозяйств еще более дорогим. Десятилетия повсеместного применения пестицидов и избыточный полив также сыграли свою роль. США, например, теряет почти 3 тонны верхнего слоя почвы с каждого акра земли в год. Это в 10-40 раз превосходит скорость естественного восстановления. При сохранении такой тенденции уже к 2070 весь верхний слой почвы исчезнет. Так как ситуация только ухудшается и цены на продукты питания увеличиваются, то современный мир приближается к настоящему глобальному кризису.
Среди нарастающего чувства неотложности и паники появилось несколько потенциальных решений. Одна из таких инноваций – вертикальные фермы. Огромные количества ресурсов и земли, необходимые для традиционного сельского хозяйства, заменяются одной вертикальной конструкцией, где культуры располагаются друг над другом, как этажи в здании. Первая коммерческая вертикальная ферма открылась в Сингапуре в 2012. К 2020 они уже широко распространены по всему миру, и различные модификации вертикальных ферм существуют почти во всех городах.
Вертикальная ферма обладает рядом преимуществ. Например, городская площадь в 1,32 гектара может производить такое количество продовольствия, для которого понадобилось бы 420 гектаров земли при обычном способе ведения сельского хозяйства. Этого хватит, чтобы накормить десятки тысяч жителей. Примерно 150 таких зданий по 30 этажей каждое может потенциально обеспечить постоянное снабжение продовольствием всего населения Нью-Йорка. В последнее время использование генетически модифицированных культур значительно увеличилось. Они прекрасно подходят для замкнутых, хорошо контролируемых условий вертикальных ферм. Возможность продавать продукты на месте их производства – еще одно преимущество вертикальных ферм. Городское сельское хозяйство значительно снижает энергетические затраты, связанные с транспортировкой и хранением продуктов, а также обеспечивает доступ к свежей и натуральной еде для городских жителей.
Другое важное достоинство вертикального сельского хозяйства – его автономность. Для получения электрической энергии используются солнечные панели и ветрогенераторы, расположенные в самом здании фермы. Стеклянные панели, покрытые оксидом титана, надежно защищают растения от загрязняющих веществ. Их расположение специально спроектировано для обеспечения максимального уровня естественного освещения. Кроме того, при необходимости есть возможность использования искусственного освещения. Сельскохозяйственные культуры растут на гидропонике и аэропонике, что значительно уменьшает требуемое пространство, количество почвы, воды и удобрений.
Компьютеры и автоматика осуществляют интеллектуальный контроль и управление всеми системами и ресурсами. Разбрызгиватели воды, уровень освещения и температуры управляются через автоматические системы, расположенные на каждом уровне. Условия могут специально настраиваться для каждого отдельного вида растения. Возможно воссоздание различных погодных условия, смены сезонов, а также смены дня и ночи. Некоторые наиболее совершенные башни используют роботов для сбора урожая. Испаряющийся избыток воды попадает в конденсаторы на потолке каждого уровня, после чего вода направляется по трубам в соседние резервуары. Затем эта вода многократно используется, образуя замкнутый цикл орошения. Любое необходимое для фермы количество воды может быть отфильтровано из городской канализационной системы.
Вертикальные фермы также выгодны и для экологии. Полностью контролируемая система сохраняет и перерабатывает не только воду, но также почву и удобрения, например, фосфор. Таким образам экологический ущерб снижается на несколько порядков по сравнению с классическими методами ведения сельского хозяйства. Вдобавок ко всему уменьшение нужды в пахотных землях помогает сократить вырубку лесов и прекратить разрушение естественной среды обитания. Вертикальные фермы также могут быть использованы для выработки электроэнергии: непригодные в пищу органические элементы превращают в биотопливо при помощи ферментализаторов метана (метантенков).
