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

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.

Как по вашему должна выглядеть овоще ферма будущего? У людей не знакомых с гидропоникой это сразу ассоциации с кучей плодородной земли и большой теплицей, с новым оборудованием для посева, сбора, обработки урожая и химической дезинфекции растений. А в реальности все далеко не так.

К вашему вниманию представляется небольшой фото отчет одного из участников форума, который уже сейчас начал прорабатывать вариант организации современной фермы овощей в большом городе. Да –да, вы не ослышались фермы в городе. Все дело происходит в одном из подвалов московского дома. Я уже ни раз там бывал и должен вам сказать, что подвал этого дома отличается от всех подвалов, которые я видел раньше. Видимо это связанно с этажностью и классом дома. Так вот, подвал там просто ооооогроменый. Высота потолков метра 4-5, а свободных площадей наверно около полу гектара. Ну да не суть, это все возможный задел на будущее. Вот очень многие приходят на и на ресурс и говорят: “ У меня есть, к примеру, 200 квадратов места, хочу выращивать салат, что делать и как начать?” Как начать? Да все банально до безобразия, надо начинать читать, пробовать и экспериментировать, собственно, что и сделал Мastodont.

Дело было так. Было небольшое подсобное помещение, где было пусто и грязно. Взяли веник, все убрали, почистили, помыли и привели в божеский вид, теперь хоть босиком ходи. Построили и запустили ее в По истечение некоторого времени было выявлено, что разный вид методов гидрпоники не дает желаемого результата. В связи с этим были сделаны соответствующие выводы и установка была переделана. В результате получилась модифицированная и более практичная. Теперь она состоит из NFT системы на верхних ярусах и периодика на самом нижнем. Из 160 посадочных мест осталось всего 125.

Еще немного про оборудование, которое используется. Бак для всей установки емкостью 200 литров, он плоский, для душевых. В нем находиться помпа для прудов, производительность не подскажу, но на этот объем вполне хватает. Для стерилизации стоит аквариумная УФ лампа на 11 ватт. Компрессор достаточно мощный, хотя 48 ватт для NFT это явный перебор.

Раньше для освещения использовались лампы ЭЛСЛ, но как оказалось срок их службы очень мал и через год- полтора их постоянной работы они либо перегорают, либо очень теряют в интенсивности освещения. Пришлось их заменить на Днат мощностью 400 ватт. Как следствие, увеличение температуры окружающей среды, что для салата крайне не желательно. Пришлось придумать как это решить, а решение оказалось очень простым, добавил вентиляторов на приток и вытяжку. На данный момент их стало 4 по 350 кубов. А еще, по мимо горячих Днат в помещение проходила труба отопления, которую замотал в теплоизол. И теперь в помещение порядка 23-24 градусов. В дополнение про освещение. Весь потолок завешен разными люминисцентрыми лампами.

Процесс посадки до безобразия простой. Семена замачиваются в Эпине на пару часов, затем они высеваются на аэро-растильню собственного производства и райнфорест. Надо отметить, что цена на райнфорест ой какая кусачая, а посадочных мест там всего 36. Самодельная аэро-растильня вышла в разы дешевле и мест посадочных больше, но на сколько она эффективней покажет время.

Раствор для рассады делал из трехкомпонентного удобрения от GHE по 0,25мл на литр. Субстрат для растений остался неизменным, кокосовое волокно. Сорта специально не выбирались, брались наобум и наугад. Лоло-роса, лоло-бьендо, салат витаминный, и изумрудное кружево. Семена высаживались поэтапно, в райн-форест высадил 7 декабря, в аэро-растильню 8 декабря. Рассада была поставлена под ДНАТ 400, который висел в 50 –60 см над ростками. Немного фото.

На самодельной системе пока затишье, видимо надо по играться с регулировкой форсунок и увеличить количество отверстий в кассете, для лучшего проникновения влаги.

16 декабря пересадил подростков из райнфорес в большую систему, чудо бульон для кормления состоит из удобрений GHE по 0.6 мл на литр воды каждого компонента.

20 декабря. Салат потихоньку растет в основной установке и набирает скорость роста. А в райнфорест уже зреет новая молодежь, которая вскоре займет свое место в большом мире.

Салат выглядит по разному, так как возраст у него тоже разный.

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.