زراعة المحاصيل من الهواء: الأيروبونيك يقدم أملاً جديداً لعالم يعاني من نقص الأرض والمياه

مع ظهور تقنيات ومفاهيم جديدة، تتخذ أساليب الزراعة مسارات مختلفة ومثيرة. إحدى هذه الابتكارات هي الأيروبونيك، التي تعني الزراعة في الهواء بأبسط تعريف لها. 

في سياق الزراعة الدقيق، تُعدّ هذه التقنية طريقة لزراعة النباتات في بيئة من الضباب الغني بالمغذيات دون الحاجة إلى التربة. 

وفقاً لتقديرات أبحاث السوق، حققت هذه التقنية جذباً ملحوظاً خلال السنوات الأخيرة، نمت لتصل إلى 870 مليون دولار في عام 2022 من 523.7 مليون دولار في عام 2017. تشير معدلات النمو إلى أنها ستصبح قريباً صناعة متعددة المليارات من الدولارات على مستوى العالم. 

تدفع عدة مزايا نمو الأيروبونيك، لكن الأهم هو استهلاكها القليل للمياه. تحتاج إلى 80-90٪ أقل من المياه مقارنة بالزراعة التقليدية القائمة على التربة ويمكنها إنتاج عدد أكبر من النباتات في وقت أقصر مقارنة بالزراعة التقليدية في الحقول. 

علاوة على ذلك، لا تحتاج إلى مساحة أرضية كبيرة لإجراء زراعة ذات حجم وتنوع ملحوظ. علم نموها، الذي سنناقشه بالتفصيل، يجعلها صديقة للبيئة مع بصمة كربونية أقل بكثير. 

تتكون عدة شركات من مزودي الخدمات، مما يدفع النمو ويعزز الريادة في الفئة، بما في ذلك:

• AeroFarms LLC,
• AEssense Corp
• Agrihouse Brands
• Altihouse Farms
• Barton Breeze
• Bifarm Tech
• Biopolus
• Bowery Farming
• CleanGreens Solutions
• Evergreen Farm
• Freight Farms
• Future Growing
• Good Life Growing
• Hexagro Urban Farming
• LettUs Grow
• Living Green Farm
• Neofarms GmbH, and more. 

انقر هنا لتتعرف على كل ما يتعلق بالزراعة العمودية.

العلم وراء الأيروبونيك

في البداية، لا تحتاج الأيروبونيك إلى التربة لنمو المحصول. بدلاً من ذلك، تُروى الجذور المعلقة في الهواء بضباب غني بالمغذيات. بعبارة أخرى، الهواء يعمل كالأرض والضباب كمصدر للماء. 

لتمتص الضباب الغني بالمغذيات، يجب أن تكون جذور النباتات معلقة في جو مغلق كلياً أو جزئياً. يجب أن يكون الجو المغلق مُتحكمًا في الظروف لتزويد الجذور المعلقة بالكمية المناسبة من الضوء والهواء إلى جانب الضباب. 

الزراعة في جو مغلق ومُتحكم فيه تعني توفير أكسجين أكبر للنباتات لإنتاج الغذاء وتقليل فرص حدوث الآفات وغيرها من عوامل تدهور النبات بشكل كبير. 

تشير الدراسات إلى أن النباتات في الأيروبونيك تحصل على وصول كامل (100٪) إلى ثاني أكسيد الكربون لعملية التمثيل الضوئي، بمستوى يتراوح بين 450 إلى 780 جزء في المليون. كما أنها تستهلك 70٪ أقل من المياه مقارنةً بالهيدروبونيك، وهي طريقة زراعة النباتات في محلول مغذي مع أو بدون وسط صلب لتوفير الدعم الفيزيائي. 

في الأيروبونيك، تُغطى منطقة ساق النبات السفلية برغوات قابلة للتحلل لتتصل في النهاية أو تُدخل إلى فتحات حجرة الأيروبونيك. يتم توزيع السائل الغني بالمغذيات في هذه الحجرات عبر طريقة الرش المتكرر تلقائيًا. 

الابتكارات في مجال الأيروبونيك

دور التكنولوجيا في الأيروبونيك واضح عبر جميع مراحل دورة حياتها، بما في ذلك التنظيم الدقيق للعوامل البيئية مثل الحفاظ على المياه، تحسين استغلال المساحة، ومكافحة الآفات والأمراض. 

لتسهيل مناقشتنا، قسمنا دور التكنولوجيا في الأيروبونيك إلى أربعة محاور: حساسات مراقبة البيئة، استخدام الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والبيانات لجعل عملية الإنتاج أكثر ذكاءً، التكنولوجيا لتحسين الموزعات، وتقنيات الطاقة المتجددة. 

حساسات مراقبة البيئة

تراقب هذه الحساسات مجموعة من العوامل البيئية في الوقت الفعلي، بما في ذلك درجة الحرارة والرطوبة ومستويات المغذيات. تمكّن المزارعين من اتخاذ قرارات مستنيرة حول تحسين عملياتهم. بالإضافة إلى ذلك، تأتي هذه الحلول مع خيارات دمج أنظمة تحكم آلية لتتكيف مع تغير الظروف البيئية.

استخدام الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والبيانات

تُذكر هذه الحلول غالبًا معًا تحت مسمى الصناعة 4.0، وتساعد على تحسين الكفاءة بطرق متعددة. يمكنها أتمتة المهام المتكررة، اكتشاف أمراض النباتات مبكرًا، اقتراح إجراءات وقائية مناسبة، وتحليل كميات كبيرة من البيانات الضرورية لنمو النبات. 

التكنولوجيا لتحسين الموزعات

تلعب تقنيات الموزعات دورًا محوريًا في نجاح الأيروبونيك. مهمة الموزعات في الأيروبونيك هي توصيل المغذيات والماء إلى النباتات. تشمل هذه الموزعات الرذاذات، الرشاشات، المبعثرات، التشتت بالموجات فوق الصوتية، مضخات المياه، ومضخات الطرد المركزي. 

استخدام تقنية موزعات من الدرجة الأولى يضمن حصول النباتات على الجرعة الدقيقة. تساعد تقنية الموزعات الآلية على تقليل العمل اليدوي وتوفير الموارد.

تقنيات الطاقة المتجددة

الأيروبونيك تقنية زراعية مناسبة للاستفادة من خيارات الطاقة المتجددة والبديلة المتعددة. يمكن تشغيل مزارع الأيروبونيك عبر مصادر الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، مما يقلل الاعتماد على طاقة الشبكة الضارة بالبيئة. الاستخدام الحكيم للطاقة المتجددة يمكن أن يكون فعالًا من حيث التكلفة للمزارعين عندما يصلون إلى حجم كبير. 

في سيناريو مثالي، يجب أن تسهم جميع هذه التدخلات التكنولوجية بشكل أمثل لجعل الأيروبونيك خيارًا زراعيًا فعالًا. 

ومع ذلك، بما أن الأيروبونيك تقنية ناشئة لا تزال تتطور، سيستغرق الأمر وقتًا لتحقيق أقصى عائد على كل من هذه الاستثمارات. 

في هذا السياق، يجب أن نتذكر أيضًا أن الوصول إلى ما نحن عليه اليوم استغرق سنوات عديدة من البحث والعديد من التجارب والأخطاء العملية.

خط زمني لتطور الأيروبونيك

مصطلح الأيروبونيك يقرّب من 70 عامًا، صاغه ف.و. وينت في عام 1957 لوصف عملية الزراعة في الهواء لزراعة محاصيل القهوة والطماطم. أول شركة تصنّع أجهزة الأيروبونيك للاستخدام التجاري كانت شركة جي.تي.آي التي أسسها ر.ج. ستونر. 

سوق السيد ستونر الجهاز تحت اسم نظام جينيسيس للتجذير. ويُعتبر أيضًا ‘أب تكنولوجيا الأيروبونيك الأمريكية’. في عام 2013، حصل دوي ديفيدسون، وهو هاوي حدائق وخبير ومخترع منذ سنوات، على براءة اختراع جهاز ديواي ميستر 2013. 

منذ ذلك الحين، ساعدت الاختراعات والابتكارات والمفاهيم التكنولوجية الجديدة على نمو الأيروبونيك سنةً بعد سنة لتحقيق إمكاناتها. 

الأعمال التحويلية في مجال الأيروبونيك

 1. Aerofarms

AeroFarms تُعد واحدة من اللاعبين الرائدين في هذا المجال، حيث تتواجد منذ عام 2004. بعض الميزات التي ساعدتها على التميز وإقامة ريادة الفئة على مدار العقدين الماضيين هي خبرتها في إنشاء بيئات مُتحكم فيها بالكامل والقدرة على العمل مع إعدادات بيولوجية نباتية مُحسّنة، بيانات أذكى، ووسائط زراعة مُبرَّة. 

قامت تقنيتها المملوكة بتحسين نمو المحاصيل باستخدام 95٪ أقل من المياه وصفر مبيدات. 

إن بناء قدرات الأيروبونيك المتقدمة في Aerofarms يتمحور حول إنشاء مساحة متعددة التخصصات مثالية لازدهار الابتكار. إنها مساحة يلتقي فيها البستنة مع علم الوراثة والهندسة وسلامة الغذاء وعلوم البيانات والتغذية، وغيرها. 

قامت Aerofarms بزراعة أكثر من 550 نوعًا مختلفًا من النباتات حتى الآن، بما في ذلك الخضروات الورقية، التوت، الطماطم، وغيرها. 

تأسست بواسطة ديفيد روزنبرغ، إد هاروود، ومارك أوشيما، ومقرها في نيوارك، نيوجيرسي، الولايات المتحدة، وتُعد Aerofarms شركة ممولة بالكامل مع أحد عشر جولة تمويل حتى الآن. لديها ثلاثة عشر مستثمرًا إجمالًا، بما في ذلك خمسة مستثمرين رئيسيين. جمعت المزرعة أكثر من 70 مليون دولار أمريكي في 28 سبتمبر 2023. 

2. LettUs Grow

LettUs Grow تُعد رائدة أخرى في هذه الفئة، حيث يعمل فريق مهندسيها مع مصممي الصوبات الزراعية على مساحة هكتار لتطوير الاختراق التالي في الزراعة ذات البيئة المتحكم فيها (CEA)، المعروف باسم مقاعد الزراعة الأيروبونية المتدحرجة. 

ستؤدي هذه الابتكار المتقدم، مع عروض LettUs Grow المملوكة لبراءة اختراع نظام الزراعة المائية بدون فوهة، إلى تحسين كبير في كفاءة النمو وإنتاجية أعلى مع استهلاك ماء أقل بكثير. 

ستتوفر المقاعد المملوكة للبراءة في صيغ معيارية وقابلة للتوسيع، سهلة التركيب. ستكون صالحة لمحفظة محاصيل متنوعة، صُممت لتتناسب عالميًا مع الصوبات التجارية ذات الطبقة الواحدة وأبراج الزراعة الداخلية. 

تدعي الشركة أن تطبيق هذه الحلول يمكن أن يزيد الغلات بنسبة تصل إلى 20٪ للمزارعين التجاريين مع استهلاك ماء أقل بكثير مقارنةً بالهيدروبونيك. 

تأسست بواسطة بن كروثر، تشارلي جاي، وجاك فارمر، ومقرها في بريستول، المملكة المتحدة، وتُعد LettUs Grow شركة ناشئة من الفئة Series A. أجرت ست جولات تمويل حتى الآن. في أحدث جولة تمويل، جمعت 2.5 مليون جنيه إسترليني في 23 مارس 2023. 

3. Barton Breeze

Barton Breeze، اسم رائد آخر في الأيروبونيك، أثبت فعاليته بالفعل في أكثر من 800,000 قدم مربع من المزارع الآلية في الهند، مع أكثر من ستين نوعًا من النباتات، ما أدى إلى إنتاج أكثر من 1,450,000 كيلوجرام من الطعام سنويًا. 

اعترف المنتدى الاقتصادي العالمي بجهود Barton Breeze في تقرير صُدر في 22 مارس 2022 لامتلاكها بالفعل 10 هكتارات من المزارع العمودية تحت الزراعة، وإنتاج 3,250 طنًا من المحاصيل من أكثر من 65 نوعًا مختلفًا. 

جمعت الشركة 66 مليون روبية هندية في جولة التمويل الأولية في 28 فبراير 2023. يقع مقر Barton Breeze في غورغون، هاريانا، الهند. وتعمل منذ عام 2018. 

4. زراعة الزعفران بالأيروبونيك

في مثال آخر، طوّرت شركة ناشئة هندية فريدة من نوعها في غانديناغار، ولاية غوجارات، طريقة أصيلة لزراعة الزعفران عبر الأيروبونيك. وتُعد فريدة لأنها تُزرع محصولًا يتطلب عادةً مناخًا باردًا في جو حار وجاف في الولاية. 

تأسست الشركة الناشئة في ديسمبر 2021 بواسطة ساهيل نيناما ومايانك دابهي وتم احتضانها في مركز احتضان Swarnim التابع لجامعة Swarnim للبدء والابتكار. 

لم تحل الشركة الناشئة تحديات الطقس فحسب، بل ضمنت أن يكون المحصول قابلًا للزراعة أربع مرات في السنة بتكلفة ربع تكلفة الإنتاج التقليدية. كما يدعي المؤسسون أنه لم يُلاحظ أي تدهور في الجودة، حتى مع زيادة مستويات الإنتاج. 

السيناريو التجاري للأيروبونيك: سياق عالمي

تقرير نشره المنتدى الاقتصادي العالمي يعتقد أن الأيروبونيك سيظهر كبديل عالمي حقيقي للزراعة التقليدية. نظرًا لأنه يساعد المحاصيل على النمو دون تربة ومع استهلاك ماء قليل، فإنه يقدم أملًا للمناطق الجافة حيث يكون الزراعة بالوسائل المعروفة صعبة. 

أشار المنتدى الاقتصادي العالمي إلى فائدة الأيروبونيك في دول مثل الأردن، وغيرها، حيث المياه نادرة وتستحوذ المزارع على أكثر من 52٪ من إمدادات المياه الوطنية. ومع الاعتراف بهذا الاهتمام المتزايد بالطرق الزراعية المستدامة عالميًا، حددت دراسة مسح أكثر من 110 شركة ناشئة في مجال الأيروبونيك في أمريكا الشمالية والجنوبية، أوروبا، الشرق الأوسط، والهند. 

الأيروبونيك: الفرص والتحديات

فيما يتعلق بالفرص، يتطلب الأيروبونيك بنية تحتية معتدلة. كل ما يحتاجه هو مصدر ضوء لتمكين النباتات من عملية التمثيل الضوئي وتخزين الطاقة، وسط شبيه بالقماش لفصل النباتات عن جذورها وتوفير الدعم للنمو، وضباب غني بالمغذيات في حجرة المحلول لامتصاص الجذور. 

نظرًا لأن الأكوابونيك يعمل على إعادة تدوير محلول المغذيات، فإنه لا يضيع الماء. ومع ذلك، لا يزال يتطلب كهرباء لتشغيل المضخات وإضاءة صناعية لمساعدة النباتات على النمو. 

لكي يزدهر الأيروبونيك حقًا، يجب تدريب وتثقيف المزارعين. يحتاج المزارع إلى تحسين مهاراته باستمرار لمواكبة مجال يزدهر بالابتكار وظهور تقنيات جديدة. أحد المجالات التي يجب التدريب فيها هو كيفية الحفاظ على نظافة النظام. 

بشكل عام، نجاح الأيروبونيك يعتمد على التعامل السليم مع مجموعة من العوامل. قد يؤدي التعامل غير السليم مع أحدها إلى فشل النظام بأكمله. 

يجب أن يتمتع الأيروبونيك أيضًا بهيكل قوي يضمن توفير الضوء والهواء بشكل مناسب، خاصة للأجزاء المكشوفة من النبات. 

يعمل الأيروبونيك من خلال مكونين رئيسيين، الجذور والغطاء النباتي، وهو يعتمد جزئيًا على الهيدروبونيك. لذلك، يجب على أي مزارع يرغب في الاستفادة من الأيروبونيك أن يمتلك معرفة صحيحة بالهيدروبونيك. على سبيل المثال، يحتاج الأيروبونيك إلى نظام احتياطي لتوفير المغذيات اللازمة للنباتات إذا فشل النظام الحالي. 

يُستخدم مضخة غشاء عالية الضغط (80 رطل لكل بوصة مربعة) في الأيروبونيك عالي الضغط لتزويد الجذور بالمغذيات عبر رؤوس رذاذ تتراوح بين 20-50 مم. هذه المعرفة الاحتياطية ضرورية لتشغيل مزرعة أيروبونيك بنجاح. 

يمكن الحصول عليها فقط من خلال تدريب شامل وتعليم حول كيفية عمل الزراعة لمختلف النباتات والمحاصيل تحت ظروف متنوعة. 

الأيروبونيك: ما يخبئه المستقبل

سكان الكوكب في تزايد حاد، وبالتالي سيزداد الطلب على الغذاء. وفقًا لتقديرات الأمم المتحدة، من المتوقع أن يصل عدد السكان العالمي إلى ما يقرب من 11 مليار بحلول عام 2100. 

لا يمكن أن يتزايد إمداد المياه الطبيعية والأرض بشكل متناسب، فهذه موارد محدودة تشبه الوقود الأحفوري. تستهلك الطرق التقليدية للزراعة ما يقرب من 70٪ من مياه العالم. إذا استمر هذا الاتجاه، من المتوقع أن يعيش ما يقرب من 2 مليار شخص في مناطق تعاني من نقص المياه بحلول عام 2025. 

ظهر الأيروبونيك بالفعل كحل لهذه التحديات. وفقًا للأرقام التي نشرتها AeroFarms، تتطلب تقنياتها فقط 1٪ من الأرض التي كانت ستحتاجها الزراعة التقليدية. وتعتقد المزرعة أن الأيروبونيك قد يكون أكثر كفاءة بـ 390 مرة في استخدام الأراضي لزراعة نفس حجم المحاصيل، مع إنتاج ما يصل إلى 26 حصادًا سنويًا. 

لكن الأيروبونيك سيحقق إمكاناته الحقيقية فقط إذا وفر قابلية توسع حقيقية. لكي يصبح نظامًا مكملًا للزراعة التقليدية، يجب أن يكون قادرًا على تطبيقه بنجاح في مناطق أكثر لتلبية حجم الإنتاج الذي يحتاجه كوكبنا. 

مع ازدهار الابتكارات، لم تعد إمكانية الاعتماد على الأيروبونيك كبديل قابل للتطبيق للزراعة القائمة على الأرض واقعًا بعيدًا. 

انقر هنا لقراءة كيف تُحدث الروبوتات ثورة في الزراعة.