Kasvien kasvattaminen ilmasta: Aeroponi tarjoaa uutta toivoa maata ja vettä stressaavassa maailmassa

Uusien teknologioiden ja ideoiden kehittyessä myös maatalouden muodot ottavat erilaisia jännittäviä suuntia. Yksi tällainen innovaatio on aeroponi, joka tarkoittaa kasvamista ilmassa sen yksinkertaisimmassa kirjallisessa muodossa. 

Maatalouden tarkassa kontekstissa se on tekniikka, jossa viljellään kasveja ravinteikkaassa sumussa ilman maata. 

Markkinatutkimusten arvioiden mukaan se on saanut merkittävää suosiota viime vuosina, kasvaen yli US$870 miljoonaan vuonna 2022 vuodesta US$523,7 miljoonaa vuonna 2017. Kasvuvauhti osoittaa, että siitä tulee pian monimiljardinen teollisuus maailmanlaajuisesti. 

Useita etuja ajaa aeroponin kasvua, mutta merkittävin niistä on sen minimaalinen vesitarve. Se tarvitsee 80–90 % vähemmän vettä kuin maaperäperusteinen viljely ja voi tarjota enemmän kasveja lyhyemmässä ajassa kuin perinteinen maatalous. 

Lisäksi se ei vaadi suurta maa-aluetta merkittävien tuotantomäärien ja -lajien viljelyyn. Sen kasvutiede, josta keskustelemme tarkemmin, tekee siitä ympäristöystävällisen huomattavasti pienemmällä hiilijalanjäljellä.

Useita yrityksiä muodostavat toimittajapalvelut, jotka ajavat kasvua ja vahvistavat johtajuutta kategoriassa, mukaan lukien:

• 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. 

Klikkaa tästä oppiaksesi kaiken pystysuorasta viljelystä.

Aeroponin tiede

Aloitetaan siitä, että aeroponi ei vaadi maata tuotteiden kasvattamiseen. Sen sijaan ilmassa roikkuvia juuria kastellaan ravinteikkaalla sumulla. Toisin sanoen ilma toimii maana ja sumu vesilähteenä. 

Jotta juuret voivat imeä ravinteikkaan sumun, juurten roikkuessa on oltava täysin tai osittain suljetussa ilmassa. Suljettu ilmasto on säädettävä, jotta roikkuvat juuret saavat oikean määrän valoa ja ilmaa sumun ohella. 

Kasvatus suljetussa ja hallitussa ilmastossa tarjoaa kasveille enemmän happea ruoan tuotantoon ja merkittävästi vähemmän mahdollisuuksia tuholaisiin ja muihin kasveja rappeuttaviin haavoittuvuuksiin. 

Tutkimukset näyttävät, että aeroponissa kasvit saavat 100 % hiilidioksidia fotosynteesiä varten, 450–780 ppm. Se kuluttaa myös 70 % vähemmän vettä kuin hydroponia, joka on kasvien kasvattamista ravinneliuoksessa maaperättömillä alustoilla fyysisen tuen tarjoamiseksi. 

Aeroponissa biohajoavat vaahdot peittävät kasvin alapuolisen varren alueen lopulta yhdistääkseen sen tai asettaakseen sen aeroponiakammion aukkoihin. Ravinteikas neste levitetään näissä kamareissa sumutustekniikalla automatisoiduilla, tiheillä aikaväleillä. 

Innovaatioita aeroponin alalla

Teknologian rooli aeroponissa on ilmeinen kaikissa sen elinkaaren vaiheissa, mukaan lukien ympäristötekijöiden, kuten veden säästön, tilankäytön optimoinnin ja tuholaisten sekä tautien hallinnan, tarkka säätely. 

Keskustelun selkeyttämiseksi olemme jakaneet teknologian roolin aeroponissa neljään pystysuoraan: ympäristönvalvontasensorit, IoT:n, datan ja tekoälyn käyttö tuotantoprosessin älykkäämmäksi tekemiseen, teknologia annostelijoiden parantamiseen sekä uusiutuvan energian tekniikat. 

Ympäristönvalvontasensorit

Nämä sensorit valvovat reaaliaikaisesti monia ympäristötekijöitä, kuten lämpötilaa, kosteutta ja ravinnetasoja. Ne antavat viljelijöille mahdollisuuden tehdä tietoon perustuvia päätöksiä prosessinsa parantamiseksi. Lisäksi nämä ratkaisut sisältävät automaattisen ohjausjärjestelmän integrointimahdollisuuksia, jotka säätävät toimintoja muuttuvien ympäristöolosuhteiden mukaan.

Tekoälyn, IoT:n ja datan käyttö

Nämä ratkaisut, joita usein kutsutaan yhdessä teollisuus 4.0:ksi, auttavat optimoimaan tehokkuutta monin tavoin. Ne voivat automatisoida toistuvia tehtäviä, havaita kasvitautia varhaisessa vaiheessa, ehdottaa sopivia ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä ja analysoida suuria datamääriä, jotka ovat keskeisiä kasvien kasvulle. 

Teknologia annostelijoiden parantamiseen

Annostelijoihin liittyvät teknologiat näyttelevät keskeistä roolia aeroponin menestyksessä. Annostelijoiden tehtävä aeroponissa on toimittaa ravinteita ja vettä kasveille. Näihin annostelijoihin kuuluvat atomisaattorit, sumuttimet, sumutustekniikat, ultraääninen hajotus, vesipumput ja keskipakopumput. 

Parhaiden annostelijateknologioiden käyttö varmistaa, että kasvit saavat tarkan annostuksen. Automaattinen annostelijateknologia auttaa vähentämään manuaalista työtä ja säästämään resursseja.

Uusiutuvan energian tekniikat

Aeroponi on sopiva viljelytekniikka, joka hyödyntää useita uusiutuvia, vaihtoehtoisia energialähteitä. Aeroponiksen maatilat voidaan voimaannuttaa aurinko- tai tuulienergialla, mikä vähentää riippuvuutta ympäristöä vahingoittavasta verkkoenergiasta. Harkittu uusiutuvan energian käyttö voi myös olla merkittävästi kustannustehokasta aeroponiksen viljelijöille, kun saavutetaan mittakaava. 

Ihanteellisessa tilanteessa kaikkien näiden teknologisten interventioiden tulisi tehdä optimaalisia panostuksia aeroponista tehokkaaksi maatalous valinnaksi. 

Kuitenkin, koska aeroponi on nouseva tekniikka, joka vielä kehittyy, sen täysimääräisten tuottojen saavuttaminen vie aikaa. 

Tässä yhteydessä meidän on myös muistettava, että tähän mennessä on kulunut monia vuosia tutkimusta ja useita kokeiluja ja virheitä soveltavassa vaiheessa, jotta olemme päässeet tähän pisteeseen.

Aeroponin kehitysaikajana

Termi aeroponi on lähes 70‑vuotias, jonka F.W. Went keksi vuonna 1957 ilmassa kasvavan prosessin kuvaamiseksi kahvin ja tomaattikasvien viljelyyn. R.J. Stonerin yritys GTi valmisti ensimmäisenä aeroponilaitteiston kaupalliseen käyttöön. 

Herra Stoner markkinoi sitä nimellä Genesis Rooting System. Häntä pidetään myös ‘amerikkalaisen aeroponiteknologian isänä’. Vuonna 2013 pitkän linjan takapihan harrastaja, puutarhuri ja keksijä Dewey Davidson patentoiti Dewey Mister 2013:n. 

Siitä lähtien uudet keksinnöt, innovaatiot ja teknologiset konseptit ovat auttaneet aeroponiaa kasvamaan vuodesta toiseen saavuttaakseen potentiaalinsa. 

Muutoksentekevät yritykset aeroponin alalla

 1. Aerofarms

AeroFarms on ollut yksi johtavista toimijoista tällä alalla, läsnäolollaan vuodesta 2004. Joitakin ominaisuuksia, jotka ovat auttaneet sitä erottumaan muista ja saavuttamaan kategorian johtajuuden viimeisen kahden vuosikymmenen aikana, ovat sen asiantuntemus täysin hallittujen ympäristöjen luomisessa sekä kyky työskennellä optimoitujen kasvien biologia-asetusten, älykkäämmän datan ja patentoitujen kasvukankaiden kanssa. 

Sen omaan teknologiaan perustuva menetelmä on optoinut sadon kasvua 95 % vähemmän vedellä ja ilman torjunta-aineita. 

Aerofarmsin huippuluokan aeroponiakyvykkyyksien rakentaminen on ollut kyse ihanteellisen monitieteisen innovaatiotilan luomisesta, jossa menestyy. Se on tila, jossa horticultura leikkaa yhteen genetiikan, tekniikan, elintarviketurvallisuuden, datatieteen, ravitsemuksen ja monien muiden alojen kanssa. 

Aerofarms on tähän mennessä kasvattanut yli 550 erilaista kasvilajiketta, mukaan lukien lehtivihannekset, marjat, tomaatit ja muut. 

David Rosenbergin, Ed Harwoodin ja Marc Oshiman perustama ja Yhdysvalloissa New Jerseyn Newarkissa sijaitseva Aerofarms on täysin rahoitettu yritys, jolla on tähän mennessä yksitoista rahoituskierrosta. Sillä on yhteensä kolmetoista sijoittajaa, mukaan lukien viisi pääsijoittajaa. Maatila keräsi yli US$70 miljoonaa 28. syyskuuta 2023. 

2. LettUs Grow

LettUs Grow on ollut toinen kategorian johtaja tällä alalla, jonka insinööritiimi työskentelee hehtaarimittakaavan kasvihuoneiden suunnittelijoiden kanssa kehittääkseen seuraavan läpimurron hallitun ympäristön maataloudessa (CEA), tunnettu nimellä Aeroponic Rolling Benches. 

Tämä huipputason innovaatio, LettUs Grow’n patentoituja suuttimettomia akvaponikkotarjouksia hyödyntäen, johtaa merkittävästi parantuneisiin kasvutehokkuuksiin ja parempaan satoon, samalla kun vedenkulutus vähenee huomattavasti. 

Patentoidut penkit tulevat saataville modulaarisina ja skaalautuvina, helppoasennettavina muotoina. Ne soveltuvat monipuoliseen kasvilistaan, suunniteltu universaaliksi sovitettavaksi kaupallisiin yksikerroksisiin kasvihuoneisiin ja sisätilojen viljelypinnoille. 

Yritys väittää, että näiden ratkaisujen käyttöönotto voi nostaa satoa jopa 20 % kaupallisille viljelijöille, samalla kun vedenkulutus on huomattavasti pienempi kuin hydroponiassa. 

Ben Crowtherin, Charlie Guyn ja Jack Farmerin perustama ja Britannian Bristolissa sijaitseva LettUs Grow on Series A -startup. Sillä on tähän mennessä kuusi rahoituskierrosta. Viimeisimmässä rahoituskierroksessa se keräsi 2,5 miljoonaa puntaa 23. maaliskuuta 2023. 

3. Barton Breeze

Barton Breeze, toinen johtava nimi aeroponissa, on jo todistanut tehokkuutensa yli 800 000 neliöjalan automatisoiduissa maatiloissa Intiassa, joissa on kasvatettu yli kuusikymmentä kasvilajia, tuottaen yli 1 450 000 kilogrammaa ruokaa vuodessa. 

World Economic Forum tunnisti Barton Breeze’n ponnistelut 22. maaliskuuta 2022 julkaistussa raportissa, jossa todettiin, että sillä on jo 10 hehtaaria pystysuoria maatiloja viljelyssä, tuottaen 3 250 tonnia satoa yli 65 erilaisesta kasvilajikkeesta. 

Yritys keräsi 66 miljoonaa Intian rupiaa siemenkierroksessaan 28. helmikuuta 2023. Barton Breeze:n pääkonttori sijaitsee Gurgaonissa, Haryana, Intiassa. Se on toiminut vuodesta 2018. 

4. Aeroponi Safraniviljely

Toisessa tapauksessa ainutlaatuinen intialainen startup Gandhinagarista Gujaratista on kehittänyt aitoa tapaa viljellä sahramia aeroponin avulla. Se on ainutlaatuista, koska se viljelee perinteisesti viileämpää ilmastoa vaativaa kasvia kuumassa ja kuivassa osavaltiossa. 

Startup perustettiin joulukuussa 2021 Sahil Ninaman ja Mayank Dabhin toimesta, ja se inkuboitiin Swarnim Incubation Centerissä Swarnim Startup and Innovation Universityssa. 

Startup ei ainoastaan ratkaissut säähaasteita, vaan on myös varmistanut, että satoa voidaan viljellä neljä kertaa vuodessa neljänneksellä perinteistä tuotantokustannuksista. Perustajat väittävät myös, etteivät he ole havainneet laadun heikkenemistä, vaikka tuotantomäärät kasvavat. 

Aeroponin kaupallinen tilanne: globaali konteksti

A raportti World Economic Forumin uskoo, että aeroponi nousee todelliseksi globaaliksi vaihtoehdoksi perinteiselle viljelylle. Koska se auttaa satoa kasvamaan ilman maata ja minimaalisen vedenkäytön, se tarjoaa toivoa kuiviin alueisiin, joissa perinteinen viljely on vaikeaa. 

WEF on huomannut aeroponin hyödyllisyyden maassa kuten Jordaniassa, jossa vesi on niukkaa ja maatilat kuluttavat yli 52 % maan vesivarannoista. Tunnistaen kasvavan kiinnostuksen kestävään viljelyyn maailmanlaajuisesti, kysely on löytänyt yli 110 aeroponi-yritystä Pohjois- ja Etelä-Amerikassa, Euroopassa, Lähi-idässä ja Intiassa.

Aeroponi: mahdollisuudet ja haasteet

Mahdollisuuksissa aeroponi vaatii kohtuullista infrastruktuuria. Tarvitsee vain valonlähteen, jotta kasvit voivat fotosyntetisoida ja varastoida energiaa, kankaimaisen väliaineen, joka erottaa kasvit juurista ja antaa tukea kasvulle, sekä ravinteikkaan sumun ratkaisukammiossa, jonka juurijärjestelmä voi imeä. 

Koska akvaponics perustuu ravinneliuoksen kierrättämiseen, se ei tuhlaa vettä. Kuitenkin se tarvitsee edelleen sähköä pumpujen ja keinotekoisen valon ajamiseen, jotta kasvit kasvavat. 

Jotta aeroponi todella menestyisi, viljelijöiden koulutus ja opastus on välttämätöntä. Viljelijä tarvitsee jatkuvaa osaamisen kehittämistä pysyäkseen mukana innovaatiota ja uusien teknologioiden täyttyvässä kentässä. Yksi alue, jossa koulutus on pakollista, on järjestelmän puhtaana pitäminen. 

Kaiken kaikkiaan aeroponin menestys riippuu useiden tekijöiden onnistuneesta hallinnasta. Yhden tekijän väärä käsittely voi aiheuttaa koko järjestelmän epäonnistumisen. 

Aeropoponilla on myös oltava vahva rakenne, joka mahdollistaa oikean valon ja ilman toimituksen erityisesti kasvien paljaisiin osiin. 

Aeroponi, joka toimii kahden pääkomponentin, juurten ja latvuksen, kautta, on osittain riippuvainen hydroponiasta. Siksi jokaisen viljelijän, joka haluaa hyödyntää aeroponiaa, on tunnettava hydroponian perusteet. Esimerkiksi aeroponi tarvitsee varajärjestelmän, joka toimittaa tarvittavat ravinteet kasveille, jos nykyinen järjestelmä epäonnistuu. 

Korkeapaineinen (80 psi) kalvopumppu käytetään korkeapaineisessa aeroponiassa ravinteiden toimittamiseen juurille 20–50 mm sumupäiden kautta. Tällainen varajärjestelmän tuntemus on välttämätöntä aeroponimaatilan menestyksekkääseen toimintaan. 

Se voi tulla vain kokonaisvaltaisesta koulutuksesta ja opetuksesta siitä, miten viljely toimii eri kasveille ja sadoille erilaisissa olosuhteissa. 

Aeroponi: mitä tulevaisuus tuo tullessaan

Maan väestö kasvaa jyrkästi, ja samalla kasvaa myös ruoan kysyntä. Yhdistyneiden Kansakuntien arvioiden mukaan maailman väestön odotetaan nousevan lähes 11 miljardiin vuoteen 2100 mennessä. 

Luonnollisen veden ja maankäytön tarjonta ei voi kasvaa suhteellisesti, sillä ne ovat rajoitettuja resursseja, samankaltaisia fossiilisten polttoaineiden kanssa. Perinteinen maatalous kuluttaa lähes 70 % maailman vedestä. Jos tämä trendi jatkuu, arvioidaan, että lähes 2 miljardia ihmistä elää vesipulassa vuonna 2025. 

Aeroponi on jo noussut ratkaisuksi näihin haasteisiin. AeroFarmsin antamien lukujen mukaan sen tekniikat vaativat vain 1 % siitä maasta, mitä perinteinen maatalous vaatisi. Maatila uskoo, että aeroponi voi olla 390‑kertaisesti tehokkaampi maankäytössä saman sadon tuottamisessa, mahdollistaen jopa 26 sadonkorjuuta vuodessa. 

Mutta aeroponi saavuttaa todellisen potentiaalinsa vain, jos se tarjoaa todellista skaalautuvuutta. Jotta siitä tulisi täydentävä järjestelmä perinteiselle maataloudelle, sen on pystyttävä soveltumaan menestyksekkäästi moniin muihin alueisiin vastaamaan maapallon tarvitsemia tuotantomääriä. 

Kun innovaatiot kukoistavat, mahdollisuus, että aeroponi on elinkelpoinen vaihtoehto maaperäiseen viljelyyn, ei ole enää kaukainen todellisuus. 

Klikkaa tästä lukeaksesi, miten robotiikka mullistaa maataloutta.