Καλλιέργεια Καλλιεργειών από Αέρα: Η Αεροπονική Προσφέρει Νέα Ελπίδα για έναν Κόσμο με Έλλειψη Γης και Νερού

Με νέες τεχνολογίες και ιδέες που αναπτύσσονται, οι τρόποι γεωργίας παίρνουν επίσης διαφορετικές συναρπαστικές κατευθύνσεις. Μία τέτοια καινοτομία είναι η Αεροπονική, που σημαίνει καλλιέργεια στον αέρα στην πιο απλή λογοτεχνική της μορφή. 

Στο συγκεκριμένο πλαίσιο της γεωργίας, είναι μια τεχνική καλλιέργειας φυτών σε περιβάλλον θρεπτικού μίσσου χωρίς την ανάγκη εδάφους. 

Σύμφωνα με εκτιμήσεις έρευνας αγοράς, έχει κερδίσει αξιοσημείωτη έλξη τα τελευταία χρόνια, αυξάνοντας σε πάνω από US$870 million in 2022 from US$523.7 million in 2017. The growth rate indicates that it will soon become a multi-billion-dollar industry worldwide. 

Πολλά πλεονεκτήματα οδηγούν στην ανάπτυξη της Αεροπονικής, αλλά το πιο σημαντικό είναι η ελάχιστη ανάγκη σε νερό. Χρειάζεται 80-90% λιγότερο νερό από τη γεωργία με βάση το έδαφος και μπορεί να προσφέρει περισσότερα φυτά σε λιγότερο χρόνο από την παραδοσιακή γεωργία στα χωράφια. 

Επιπλέον, δεν απαιτεί μεγάλο ποσό γης για να πραγματοποιηθεί ουσιαστική καλλιέργεια σε όγκο και ποικιλία. Η επιστημονική της βάση, την οποία θα συζητήσουμε λεπτομερώς, την καθιστά φιλική προς το περιβάλλον με σημαντικά μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα. 

Πολλές επιχειρήσεις αποτελούν τις υπηρεσίες προμηθευτών, οδηγώντας την ανάπτυξη και ενισχύοντας την ηγεσία της κατηγορίας, συμπεριλαμβανομένων:

• 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. 

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε τα πάντα για την κάθετη γεωργία.

Η Επιστήμη Πίσω από την Αεροπονική

Για αρχή, η Αεροπονική δεν απαιτεί έδαφος για την ανάπτυξη των προϊόντων. Αντίθετα, οι ρίζες που κρέμονται στον αέρα ποτίζονται με θρεπτικό μίσο. Με άλλα λόγια, ο αέρας λειτουργεί ως έδαφος και ο μίσος ως πηγή νερού. 

Για να απορροφήσει τον θρεπτικό μίσο, η ανάρτηση των ρίζων πρέπει να συμβαίνει σε πλήρως ή μερικώς κλειστό περιβάλλον. Το κλειστό περιβάλλον πρέπει να ελέγχεται κλιματικά ώστε οι κρεμαστές ρίζες να λαμβάνουν τη σωστή ποσότητα φωτός και αέρα μαζί με τον μίσο. 

Η καλλιέργεια σε κλειστό και ελεγχόμενο περιβάλλον συνεπάγεται περισσότερο οξυγόνο για τα φυτά για παραγωγή τροφής και σημαντικά λιγότερες πιθανότητες παρασίτων και άλλων ευπάθειας που προκαλούν αποσύνθεση των φυτών. 

Μελέτες δείχνουν ότι στην αεροπονική, τα φυτά έχουν 100% πρόσβαση σε διοξείδιο του άνθρακα για φωτοσύνθεση, μεταξύ 450 ppm και 780 ppm. Επίσης, καταναλώνει 70% λιγότερο νερό από την υδροπονική, την πρακτική καλλιέργειας φυτών σε θρεπτική λύση με ή χωρίς υποστρώμα χωρίς έδαφος για παροχή στήριξης. 

Στην αεροπονική, βιοδιασπώμενα αφρώδη υλικά καλύπτουν την κατώτερη περιοχή του στελέχους του φυτού για να το συνδέσουν ή να το ενσωματώσουν στις ανοίξεις του θάλαμου αεροπονικής. Το θρεπτικό υγρό διασκορπίζεται σε αυτούς τους θάλαμους μέσω ψεκασμού σε αυτοματοποιημένα, συχνά διαστήματα. 

Καινοτομίες στον Χώρο της Αεροπονικής

Ο ρόλος της τεχνολογίας στην Αεροπονική είναι εμφανής σε όλα τα στάδια του κύκλου ζωής της, συμπεριλαμβανομένης της ακριβούς διαχείρισης περιβαλλοντικών παραγόντων όπως η εξοικονόμηση νερού, η βελτιστοποίηση χώρου και ο έλεγχος παρασίτων και ασθενειών. 

Για την ευκολία των συζητήσεών μας, έχουμε κατατάξει το ρόλο της τεχνολογίας στην Αεροπονική σε τέσσερις κάθετες: αισθητήρες παρακολούθησης περιβάλλοντος, χρήση IoT, Δεδομένων και AI για να κάνουμε τη διαδικασία παραγωγής πιο έξυπνη, τεχνολογία για τη βελτίωση των διανομέων και τεχνικές ανανεώσιμης ενέργειας. 

Αισθητήρες Παρακολούθησης Περιβάλλοντος

Αυτοί οι αισθητήρες παρακολουθούν μια σειρά περιβαλλοντικών παραγόντων σε πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένων της θερμοκρασίας, της υγρασίας και των επιπέδων θρεπτικών ουσιών. Ενδυναμώνουν τους αγρότες να λαμβάνουν ενημερωμένες αποφάσεις για τη βελτίωση της διαδικασίας τους. Επιπλέον, αυτές οι λύσεις προσφέρουν επιλογές ενσωμάτωσης αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου για προσαρμογή στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες.

Χρήση AI, IoT και Δεδομένων

Αυτές οι λύσεις, που συχνά αναφέρονται μαζί ως Βιομηχανία 4.0, βοηθούν στη βελτιστοποίηση της αποτελεσματικότητας με πολλούς τρόπους. Μπορούν να αυτοματοποιούν επαναλαμβανόμενες εργασίες, να εντοπίζουν έγκαιρα ασθένειες των φυτών, να προτείνουν κατάλληλα προληπτικά μέτρα και να αναλύουν μεγάλα σύνολα δεδομένων που είναι κρίσιμα για την ανάπτυξη των φυτών. 

Τεχνολογία για τη Βελτίωση των Διανομέων

Οι τεχνολογίες που σχετίζονται με τους διανομείς παίζουν καθοριστικό ρόλο στην επιτυχία της αεροπονικής. Η εργασία των διανομέων στην αεροπονική είναι η παροχή θρεπτικών ουσιών και νερού στα φυτά. Αυτοί οι διανομείς περιλαμβάνουν ατμοποιητές, ψεκαστές, νεφελοποιητές, υπερηχητική διάχυση, αντλίες νερού και κεντρικές αντλίες.

Η χρήση της καλύτερης τεχνολογίας διανομέα εξασφαλίζει ότι τα φυτά λαμβάνουν την ακριβή δόση. Η αυτοματοποιημένη τεχνολογία διανομέα βοηθά στη μείωση της χειροκίνητης εργασίας και στην εξοικονόμηση πόρων.

Τεχνικές Ανανεώσιμης Ενέργειας

Η αεροπονική είναι μια κατάλληλη τεχνική καλλιέργειας για την αξιοποίηση πολλαπλών επιλογών ανανεώσιμης, εναλλακτικής ενέργειας. Μπορεί κανείς να τροφοδοτήσει τις φάρμες αεροπονικής μέσω ηλιακής ή αιολικής ενέργειας, μειώνοντας την εξάρτηση από το περιβαλλοντικά επιβλαβές δίκτυο. Η συνετή χρήση ανανεώσιμης ενέργειας μπορεί επίσης να είναι σημαντικά οικονομικά αποδοτική για τους αγρότες αεροπονικής όταν επιτυγχάνεται κλίμακα.

Σε ιδανικό σενάριο, όλες αυτές οι τεχνολογικές παρεμβάσεις θα πρέπει να συνεισφέρουν βέλτιστα ώστε η αεροπονική να αποτελεί μια αποδοτική επιλογή γεωργία. 

Ωστόσο, καθώς η αεροπονική είναι μια αναδυόμενη τεχνική, που εξακολουθεί να εξελίσσεται, θα χρειαστεί χρόνος για να μεγιστοποιηθούν οι αποδόσεις σε κάθε μία από αυτές τις επενδύσεις. 

Σε αυτό το πλαίσιο, πρέπει επίσης να θυμόμαστε ότι χρειάστηκαν πολλά χρόνια έρευνας και αρκετές δοκιμές και σφάλματα στην εφαρμοσμένη πλευρά για να φτάσουμε εκεί που βρισκόμαστε σήμερα.

Η Χρονολογική Εξέλιξη της Αεροπονικής

Ο όρος Αεροπονική είναι σχεδόν 70 ετών, επινοήθηκε από τον F.W. Went το 1957 για τη διαδικασία καλλιέργειας στον αέρα για καφέ και ντομάτες. Η εταιρεία GTi του R J Stoner ήταν η πρώτη που κατασκεύασε εξοπλισμό αεροπονικής για εμπορική χρήση. 

Ο κ. Stoner το προώθησε ως το Σύστημα Ριζοποίησης Genesis. Θεωρείται επίσης ο «πατέρας της αμερικανικής τεχνολογίας αεροπονικής». Το 2013, ο Dewey Davidson, ένας μακροχρόνιος ερασιτέχνης κηπουρός και εφευρέτης, πατένταρε το Dewey Mister 2013. 

Από τότε, νέες εφευρέσεις, καινοτομίες και τεχνολογικές έννοιες έχουν βοηθήσει την αεροπονική να αναπτύσσεται χρόνο με το χρόνο για να πραγματοποιήσει το δυναμικό της. 

Μετασχηματιστικές Επιχειρήσεις στον Τομέα της Αεροπονικής

 1. Aerofarms

AeroFarms είναι μία από τις κορυφαίες εταιρείες σε αυτόν τον χώρο, με παρουσία από το 2004. Ορισμένα χαρακτηριστικά που την έχουν ξεχωρίσει από τις υπόλοιπες και έχουν εδραιώσει την ηγεσία της κατηγορίας τα τελευταία δύο δεκαετίες είναι η εξειδίκευσή της στη δημιουργία πλήρως ελεγχόμενων περιβαλλόντων και η ικανότητα να εργάζεται με βελτιστοποιημένες ρυθμίσεις βιολογίας φυτών, πιο έξυπνα δεδομένα και πατενταρισμένα υφάσματα καλλιέργειας.

Η ιδιόκτητη τεχνολογία της έχει βελτιστοποιήσει την ανάπτυξη των καλλιεργειών με 95% λιγότερο νερό και μηδενικά φυτοφάρμακα. 

Η δημιουργία κορυφαίων δυνατοτήτων αεροπονικής στην Aerofarms αφορά τη δημιουργία ενός ιδανικού διεπιστημονικού χώρου για την άνθιση της καινοτομίας. Είναι ένας χώρος όπου η κηπουρική συναντά τη γενετική, τη μηχανική, την ασφάλεια τροφίμων, την επιστήμη δεδομένων, τη διατροφή και άλλα. 

Η Aerofarms έχει καλλιεργήσει περισσότερες από 550 διαφορετικές ποικιλίες φυτών μέχρι σήμερα, συμπεριλαμβανομένων χορτοειδών, μούρων, ντομάτας και άλλων. 

Ιδρύθηκε από τους David Rosenberg, Ed Harwood και Marc Oshima και έχει την έδρα της στο Newark, New Jersey, Ηνωμένες Πολιτείες, η Aerofarms είναι μια πλήρως χρηματοδοτημένη επιχείρηση με έντεκα γύρους χρηματοδότησης μέχρι σήμερα. Διαθέτει συνολικά δεκατρείς επενδυτές, συμπεριλαμβανομένων πέντε κύριων επενδυτών. Η φάρμα συγκέντρωσε πάνω από US$70 million on September 28th, 2023. 

2. LettUs Grow

LettUs Grow είναι ένας άλλος ηγέτης στην κατηγορία, με την ομάδα μηχανικών της να συνεργάζεται με σχεδιαστές θερμοκηπίων μεγέθους εκταρίου για την ανάπτυξη της επόμενης επανάστασης στη Controlled Environment Agriculture (CEA), γνωστής ως Αεροπονικές Κυλιόμενες Πάγκοι. 

Αυτή η κορυφαία καινοτομία, με τις πατενταρισμένες προσφορές aquaponics χωρίς ακροφύσιο της LettUs Grow, θα οδηγήσει σε εξαιρετικά αυξημένα επίπεδα αποδοτικότητας καλλιέργειας και ανώτερη απόδοση με πολύ μειωμένη κατανάλωση νερού. 

Οι πατενταρισμένες πάγκοι θα είναι διαθέσιμες σε μοντελοποιήσιμες και κλιμακώσιμες, εύκολες στην εγκατάσταση μορφές. Θα είναι εφαρμόσιμες για ένα διαφοροποιημένο χαρτοφυλάκιο καλλιεργειών, σχεδιασμένες για καθολική προσαρμογή σε εμπορικά θερμοκήπια μονού επιπέδου και στοίβες εσωτερικής καλλιέργειας. 

Η εταιρεία ισχυρίζεται ότι η εφαρμογή αυτών των λύσεων μπορεί να αυξήσει τις αποδόσεις έως και 20% για εμπορικούς καλλιεργητές με πολύ μειωμένη κατανάλωση νερού σε σύγκριση με την υδροπονική. 

Ιδρύθηκε από τους Ben Crowther, Charlie Guy και Jack Farmer και έχει την έδρα της στο Bristol, Ηνωμένο Βασίλειο, η LettUs Grow είναι μια startup Σειράς Α. Έχει πραγματοποιήσει έξι γύρους χρηματοδότησης μέχρι σήμερα. Στον τελευταίο γύρο χρηματοδότησης, συγκέντρωσε 2.5 million pound-sterlings on 23 Μαρτίου 2023. 

3. Barton Breeze

Η Barton Breeze, ένα ακόμη κορυφαίο όνομα στην αεροπονική, έχει ήδη αποδείξει την αποτελεσματικότητά της σε περισσότερα από 800.000 τετραγωνικά πόδια αυτοματοποιημένων φαρμών στην Ινδία, με πάνω από εξήντα ποικιλίες φυτών, αποδίδοντας πάνω από 1.450.000 κιλά τροφίμων ετησίως. 

Το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ αναγνώρισε τις προσπάθειες της Barton Breeze σε έκθεση της 22 Μαρτίου 2022, για το ότι ήδη διαθέτει 10 εκτάρια κάθετων φαρμών υπό καλλιέργεια, παράγοντας 3.250 τόνους καλλιεργειών από πάνω από 65 διαφορετικές ποικιλίες. 

Η εταιρεία συγκέντρωσε 66 million Indian Rupees in its seed round on February 28th, 2023. Barton Breeze has its headquarters in Gurgaon, Haryana, India. It has been in operation since 2018. 

4. Aeroponics Saffron Farming

Σε άλλη περίπτωση, μια μοναδική ινδική startup από το Gandhinagar, στην πολιτεία Gujarat, έχει αναπτύξει έναν αυθεντικό τρόπο καλλιέργειας σαφράν στο πλαίσιο της αεροπονικής. Είναι μοναδική επειδή καλλιεργεί μια παραδοσιακά ψυχρότερης κλιματικής καλλιέργεια σε θερμό και ξηρό κλίμα της πολιτείας. 

Η startup ιδρύθηκε τον Δεκέμβριο 2021 από τους Sahil Ninama και Mayank Dabhi και ενσωματώθηκε στο Swarnim Incubation Center του Swarnim Startup and Innovation University. 

Δεν μόνο η startup έχει λύσει τις προκλήσεις που σχετίζονται με τον καιρό, αλλά έχει διασφαλίσει ότι η καλλιέργεια είναι δυνατόν να καλλιεργηθεί τέσσερις φορές το χρόνο με το ένα τέταρτο του παραδοσιακού κόστους παραγωγής. Οι ιδρυτές επίσης ισχυρίζονται ότι δεν έχει παρατηρηθεί υποβάθμιση της ποιότητας, ακόμη και με αυξημένα επίπεδα παραγωγής. 

Το Εμπορικό Σενάριο της Αεροπονικής: Ένα Παγκόσμιο Πλαίσιο

Μια αναφορά που δημοσιεύτηκε από το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ πιστεύει ότι η αεροπονική θα αναδειχθεί ως πραγματικά παγκόσμια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή καλλιέργεια. Δεδομένου ότι βοηθά τις καλλιέργειες να αναπτύσσονται χωρίς έδαφος και με ελάχιστη κατανάλωση νερού, προσφέρει ελπίδα σε ξηρές περιοχές όπου η καλλιέργεια με γνωστές μεθόδους είναι δύσκολη. 

Το WEF έχει σημειώσει τη χρησιμότητα της αεροπονικής σε χώρες όπως η Ιορδανία, μεταξύ άλλων, όπου το νερό είναι σπάνιο και οι φάρμες καταναλώνουν πάνω από 52% της εθνικής παροχής νερού. Αναγνωρίζοντας το αυξανόμενο ενδιαφέρον για βιώσιμες μεθόδους γεωργίας παγκοσμίως, μια έρευνα έχει εντοπίσει πάνω από 110 startups αεροπονικής σε Βόρεια και Νότια Αμερική, Ευρώπη, Μέση Ανατολή και Ινδία. 

Αεροπονική: Ευκαιρίες και Προκλήσεις

Στις ευκαιρίες, η αεροπονική απαιτεί μέτρια υποδομή. Το μόνο που χρειάζεται είναι μια πηγή φωτός για να επιτρέψει στα φυτά να φωτοσυνθέτουν και να αποθηκεύουν ενέργεια, ένα μέσο παρόμοιο με ύφασμα για να διαχωρίζει τα φυτά από τις ρίζες τους και να τους παρέχει στήριξη για την ανάπτυξη, καθώς και έναν πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά μίσο στην θάλαμο λύσης για να απορροφήσουν τα ριζικά συστήματα.

Δεδομένου ότι η υδροπονική λειτουργεί με ανακύκλωση της θρεπτικής λύσης, δεν σπαταλά νερό. Ωστόσο, απαιτεί ακόμη ηλεκτρική ενέργεια για τη λειτουργία των αντλιών και τεχνητό φως για την ανάπτυξη των φυτών. 

Για να ανθίσει πραγματικά η αεροπονική, η εκπαίδευση και η κατάρτιση των αγροτών είναι απαραίτητες. Ο αγρότης χρειάζεται συνεχή αναβάθμιση δεξιοτήτων για να συμβαδίζει με έναν τομέα που ανθίζει με καινοτομία και την εμφάνιση νέων τεχνολογιών. Ένας από τους τομείς όπου η εκπαίδευση είναι απαραίτητη είναι η διατήρηση του συστήματος καθαρού. 

Συνολικά, η επιτυχία στην αεροπονική εξαρτάται από τη σωστή διαχείριση ενός συνδυασμού παραγόντων. Η λανθασμένη διαχείριση ενός μπορεί να αποτύχει ολόκληρο το σύστημα. 

Η αεροπονική πρέπει επίσης να διαθέτει μια ανθεκτική δομή που να επιτρέπει την κατάλληλη παροχή φωτός και αέρα, ιδιαίτερα στα εκτεθειμένα μέρη των φυτών. 

Η αεροπονική, λειτουργώντας μέσω δύο κύριων στοιχείων, των ριζών και του στεγνόφυλλου, εξαρτάται επίσης εν μέρει από την υδροπονική. Συνεπώς, κάθε αγρότης που επιθυμεί να αξιοποιήσει την αεροπονική πρέπει να έχει σωστή γνώση της υδροπονικής. Για παράδειγμα, η αεροπονική πρέπει να διαθέτει εφεδρικό σύστημα για την παροχή των απαραίτητων θρεπτικών ουσιών στα φυτά εάν το υπάρχον σύστημα αποτύχει. 

Σε υψηλής πίεσης (80 psi) διαφραγματική αντλία χρησιμοποιείται στην αεροπονική υψηλής πίεσης για την παροχή θρεπτικών ουσιών στις ρίζες μέσω κεφαλών μίσσου 20-50 mm. Τέτοια γνώση εφεδρείας είναι απαραίτητη για τη λειτουργία μιας φάρμας αεροπονικής με επιτυχία. 

Μπορεί να προέλθει μόνο από ολιστική εκπαίδευση και κατάρτιση σχετικά με το πώς λειτουργεί η καλλιέργεια για διάφορα φυτά και καλλιέργειες υπό διαφορετικές συνθήκες. 

Αεροπονική: Τι Φέρνει το Μέλλον

Ο πληθυσμός του πλανήτη αυξάνεται ραγδαία, και έτσι θα αυξηθεί και η ζήτηση για τρόφιμα. Σύμφωνα με εκτιμήσεις του ΟΗΕ, ο παγκόσμιος πληθυσμός αναμένεται να φτάσει σχεδόν τα 11 δισεκατομμύρια μέχρι το 2100. 

Η προσφορά φυσικού νερού και γης δεν μπορεί να αυξηθεί αναλογικά, καθώς είναι περιορισμένοι πόροι παρόμοιοι με τα ορυκτά καύσιμα. Οι παραδοσιακές μέθοδοι γεωργίας καταναλώνουν σχεδόν το 70% του παγκόσμιου νερού. Εάν αυτή η τάση συνεχιστεί, προβλέπεται ότι σχεδόν 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι θα ζουν σε περιοχές με έλλειψη νερού μέχρι το 2025. 

Η αεροπονική έχει ήδη αναδειχθεί ως λύση σε αυτές τις προκλήσεις. Σύμφωνα με αριθμούς που δημοσιεύει η AeroFarms, οι τεχνικές της απαιτούν μόνο το 1% της γης που θα απαιτούνταν στην παραδοσιακή γεωργία. Η φάρμα πιστεύει ότι η αεροπονική μπορεί να αποδειχθεί 390 φορές πιο αποδοτική στη χρήση γης για την καλλιέργεια του ίδιου όγκου καλλιεργειών, παράγοντας έως και 26 συγκομιδές ετησίως. 

Ωστόσο, η αεροπονική θα πραγματοποιήσει το πραγματικό της δυναμικό μόνο εάν προσφέρει πραγματική κλιμακωσιμότητα. Για να γίνει ένα συμπληρωματικό σύστημα στην παραδοσιακή γεωργία, θα πρέπει να μπορεί να εφαρμοστεί επιτυχώς σε πολλές περισσότερες περιοχές ώστε να ταιριάζει με τον όγκο παραγωγής που χρειάζεται ο πλανήτης μας. 

Με την άνθιση των καινοτομιών, η δυνατότητα να υπάρχει η αεροπονική ως βιώσιμη εναλλακτική στην παραδοσιακή γεωργία δεν είναι πλέον μια μακρινή πραγματικότητα. 

Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε πώς η ρομποτική επαναπροσδιορίζει τη γεωργία.