पतले हवा से फसलें उगाना: एयरोपोनिक्स जल और भूमि की कमी वाले विश्व के लिए नई आशा प्रदान करता है

नई तकनीकों और अवधारणाओं के उभरने के साथ, कृषि के तरीके भी विभिन्न रोमांचक मोड़ ले रहे हैं। ऐसी ही एक नवाचार एयरोपॉनिक्स है, जिसका अर्थ सबसे सरल शब्दों में हवा में उगाना है। 

कृषि के सटीक संदर्भ में, यह पौधों को पोषक तत्वों से भरपूर धुंध में उगाने की एक तकनीक है, जिसमें मिट्टी की आवश्यकता नहीं होती। 

बाजार अनुसंधान के अनुमान के अनुसार, इसने पिछले वर्षों में उल्लेखनीय गति प्राप्त की है, वृद्धि होकर 2022 में US$870 मिलियन तक पहुंचा, जबकि 2017 में US$523.7 मिलियन था। वृद्धि दर यह संकेत देती है कि यह शीघ्र ही विश्व स्तर पर बहु-अरब डॉलर का उद्योग बन जाएगा। 

एयरोपोनिक्स की वृद्धि को कई लाभ प्रेरित करते हैं, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण इसका न्यूनतम जल उपयोग है। इसे मिट्टी-आधारित खेती की तुलना में 80-90% कम पानी की आवश्यकता होती है और यह पारंपरिक कृषि की तुलना में कम समय में अधिक पौधे प्रदान कर सकता है। 

इसके अलावा, इसे बड़े क्षेत्र की आवश्यकता नहीं होती ताकि वह मात्रा और विविधता में सार्थक खेती कर सके। इसकी वृद्धि विज्ञान, जिसे हम विस्तार से चर्चा करेंगे, इसे पर्यावरण के अनुकूल बनाता है और कार्बन फुटप्रिंट को काफी कम करता है।

कई व्यवसाय विक्रेता सेवाओं का गठन करते हैं, जो वृद्धि को प्रेरित करते हैं और इस श्रेणी में नेतृत्व को बढ़ाते हैं, जिसमें शामिल हैं:

• 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. 

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एयरोपोनिक्स के पीछे का विज्ञान

शुरुआत में, एयरोपोनिक्स को उत्पादन के लिए मिट्टी की आवश्यकता नहीं होती। इसके बजाय, हवा में लटके हुए जड़ें पोषक तत्वों से भरपूर धुंध द्वारा सिंचित की जाती हैं। दूसरे शब्दों में, हवा जमीन की भूमिका निभाती है और धुंध पानी का स्रोत।

पोषक तत्वों से भरपूर धुंध को अवशोषित करने के लिए, जड़ों का निलंबन पूरी तरह या आंशिक रूप से बंद वातावरण में होना चाहिए। बंद वातावरण को मौसम-नियंत्रित होना चाहिए ताकि लटकी हुई जड़ों को सही मात्रा में प्रकाश और हवा के साथ धुंध मिल सके।

बंद और नियंत्रित वातावरण में खेती करने से पौधों को भोजन उत्पादन के लिए अधिक ऑक्सीजन मिलती है और कीटों तथा अन्य पौधों को नुकसान पहुँचाने वाली कमजोरियों की संभावना काफी कम हो जाती है।

अध्ययन दिखाते हैं कि एयरोपोनिक्स में, पौधों को प्रकाशसंश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड तक 100% पहुंच होती है, जो 450 ppm से 780 ppm के बीच होती है। यह हाइड्रोपोनिक्स की तुलना में 70% कम पानी का उपभोग करता है, जो पौधों को पोषक समाधान में उगाने की विधि है, चाहे सोइल-लेस सब्सट्रेट हो या न हो, जो शारीरिक समर्थन प्रदान करता है।

एयरोपोनिक्स में, बायोडिग्रेडेबल फोम पौधे के निचले तने के क्षेत्र को ढँकते हैं ताकि अंततः उन्हें एयरोपोनिक्स चेंबर के छिद्रों से जोड़ा जा सके या उसमें डाला जा सके। पोषक तत्वों से भरपूर तरल इन चेंबरों में स्वचालित, बार-बार स्प्रे मोड के माध्यम से वितरित किया जाता है।

एयरोपोनिक्स क्षेत्र में नवाचार

एयरोपोनिक्स में प्रौद्योगिकी की भूमिका उसके जीवनचक्र के सभी चरणों में स्पष्ट है, जिसमें जल संरक्षण, स्थान अनुकूलन, और कीट एवं रोग नियंत्रण जैसे पर्यावरणीय कारकों का सटीक नियमन शामिल है।

हमारी चर्चा की सुविधा के लिए, हमने एयरोपोनिक्स में प्रौद्योगिकी की भूमिका को चार क्षेत्रों में विभाजित किया है: पर्यावरण-निगरानी सेंसर, AI, IoT और डेटा का उपयोग, डिस्पेंसर सुधारने वाली प्रौद्योगिकी, और नवीकरणीय ऊर्जा तकनीकें।

पर्यावरण-निगरानी सेंसर

ये सेंसर वास्तविक समय में कई पर्यावरणीय कारकों की निगरानी करते हैं, जिसमें तापमान, आर्द्रता और पोषक स्तर शामिल हैं। वे किसानों को अपने प्रक्रिया को बेहतर बनाने के लिए सूचित निर्णय लेने में सक्षम बनाते हैं। अतिरिक्त रूप से, ये समाधान स्वचालित नियंत्रण प्रणाली एकीकरण विकल्पों के साथ आते हैं ताकि बदलती पर्यावरणीय स्थितियों के अनुसार समायोजित किया जा सके।

AI, IoT और डेटा का उपयोग

ये समाधान, जिन्हें अक्सर उद्योग 4.0 कहा जाता है, कई तरीकों से प्रभावशीलता को अनुकूलित करने में मदद करते हैं। वे दोहराव वाले कार्यों को स्वचालित कर सकते हैं, पौध रोगों का प्रारंभिक पता लगा सकते हैं, उपयुक्त रोकथाम उपाय सुझा सकते हैं, और बड़े पैमाने पर डेटा का विश्लेषण कर सकते हैं जो पौधों की वृद्धि के लिए महत्वपूर्ण है।

डिस्पेंसर सुधारने वाली प्रौद्योगिकी

डिस्पेंसर-संबंधी प्रौद्योगिकियां एयरोपोनिक्स को सफल बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। एयरोपोनिक्स में डिस्पेंसर का काम पौधों को पोषक तत्व और पानी पहुंचाना है। इन डिस्पेंसर में एटमाइज़र, स्प्रेयर, नेब्युलाइज़र, अल्ट्रासोनिक डिस्पर्शन, जल पंप, और सेंट्रिफ्यूगल पंप शामिल हैं।

सर्वोत्तम डिस्पेंसर तकनीक होने से यह सुनिश्चित होता है कि पौधों को सटीक मात्रा मिलती है। स्वचालित डिस्पेंसर तकनीक मैन्युअल श्रम को कम करती है और संसाधनों की बचत करती है।

नवीकरणीय ऊर्जा तकनीकें

एयरोपोनिक्स एक उपयुक्त खेती तकनीक है जो कई नवीकरणीय, वैकल्पिक ऊर्जा विकल्पों का लाभ उठा सकती है। कोई एयरोपोनिक्स फार्म को सौर या पवन ऊर्जा स्रोतों से शक्ति प्रदान कर सकता है, जिससे पर्यावरण को नुकसान पहुँचाने वाली ग्रिड पावर पर निर्भरता कम होती है। नवीकरणीय ऊर्जा का समझदारी से उपयोग एयरोपोनिक्स किसानों के लिए लागत-प्रभावी भी हो सकता है जब वे बड़े पैमाने पर संचालन करते हैं।

एक आदर्श परिदृश्य में, इन सभी प्रौद्योगिकीय हस्तक्षेपों को मिलाकर एयरोपोनिक्स को एक कुशल कृषि विकल्प बनाना चाहिए।

हालांकि, चूँकि एयरोपोनिक्स एक उभरती हुई तकनीक है, जो अभी अपने संचालन में विकसित हो रही है, इन निवेशों पर अधिकतम रिटर्न प्राप्त करने में समय लगेगा।

इस संदर्भ में, हमें यह भी याद रखना चाहिए कि आज तक पहुँचने के लिए कई वर्षों की शोध और कई प्रयोग-त्रुटियों की आवश्यकता रही है।

एयरोपोनिक्स का विकास कालक्रम

एयरोपोनिक्स शब्द लगभग 70 साल पुराना है, जिसे 1957 में F.W. Went ने हवा-में-उगाने की प्रक्रिया के लिए बनाया था, जिससे कॉफ़ी और टमाटर की फसलें उगाई जा सकें। R J Stoner की कंपनी GTi ने पहली बार व्यावसायिक उपयोग के लिए एयरोपोनिक्स उपकरण निर्मित किए।

श्री स्टोनर ने इसे जेनिसिस रूटिंग सिस्टम के रूप में बाजार में लाया। उन्हें अमेरिकी एयरोपोनिक्स तकनीक के ‘पिता’ माना जाता है। 2013 में, दीर्घकालिक बैकयार्ड शौकीन, बागी और आविष्कारक ड्यूई डेविडसन ने Dewey Mister 2013 का पेटेंट किया। 

तब से, नई आविष्कारों, नवाचारों और तकनीकी अवधारणाओं ने एयरोपोनिक्स को वर्ष दर वर्ष बढ़ते हुए उसकी संभावनाओं को साकार करने में मदद की है।

एयरोपोनिक्स के क्षेत्र में परिवर्तनकारी व्यवसाय

 1. Aerofarms

AeroFarms इस क्षेत्र के प्रमुख खिलाड़ियों में से एक रहा है, जिसकी उपस्थिति 2004 से है। दो दशकों से इसके प्रमुख कारकों में पूर्ण नियंत्रित वातावरण बनाने में विशेषज्ञता, अनुकूलित पौधा जीवविज्ञान सेटअप, स्मार्ट डेटा, और पेटेंटेड ग्रोइंग क्लॉथ माध्यम शामिल हैं, जिन्होंने इसे बाकी से अलग किया और श्रेणी में नेतृत्व स्थापित किया है।

इसकी स्वामित्व वाली तकनीक ने फसल वृद्धि को 95% कम पानी और शून्य कीटनाशकों के साथ अनुकूलित किया है। 

AeroFarms में अत्याधुनिक एयरोपोनिक्स क्षमताओं का निर्माण नवाचार के लिए एक आदर्श अंतर-विषयक स्थान बनाने के बारे में रहा है। यह वह स्थान है जहाँ बागवानी जीनetics, इंजीनियरिंग, खाद्य सुरक्षा, डेटा विज्ञान, पोषण और अधिक के साथ मिलती है।

AeroFarms ने अब तक 550 से अधिक विभिन्न प्रकार के पौधे उगाए हैं, जिसमें पत्तेदार सब्जियां, बेरी, टमाटर और अन्य शामिल हैं। 

डेविड रोसेनबर्ग, एड हारवुड और मार्क ओशिमा द्वारा स्थापित, और न्यू जर्सी, संयुक्त राज्य अमेरिका के न्यूआर्क में मुख्यालय स्थित, AeroFarms एक पूरी तरह से वित्त पोषित व्यवसाय है, जिसमें अब तक ग्यारह फंडिंग राउंड हुए हैं। इसमें कुल मिलाकर तेरह investors हैं, जिनमें पाँच प्रमुख निवेशक शामिल हैं। इस फार्म ने 28 सितंबर 2023 को US$70 मिलियन से अधिक जुटाए। 

2. LettUs Grow

LettUs Grow इस क्षेत्र में एक और श्रेणी नेता रहा है, जिसकी इंजीनियरों की टीम हेक्टेयर-स्तर के ग्रीनहाउस डिजाइनरों के साथ मिलकर नियंत्रित पर्यावरण कृषि (CEA) में अगली बड़ी खोज, एयरोपोनिक रोलिंग बेंच, विकसित कर रही है।

यह अत्याधुनिक नवाचार, LettUs Grow के पेटेंटेड नोज़ल-रहित एक्वापोनिक्स प्रस्तावों के साथ, अत्यधिक उन्नत स्तर की वृद्धि दक्षता और बहुत कम जल खपत के साथ श्रेष्ठ उपज प्रदान करेगा।

पेटेंटेड बेंच मॉड्यूलर और स्केलेबल, आसान-स्थापना फॉर्मेट में उपलब्ध होंगी। यह विभिन्न फसल पोर्टफोलियो के लिए लागू होगी, जो व्यावसायिक एक-परत ग्रीनहाउस और इनडोर खेती स्टैक्स में सार्वभौमिक रूप से फिट होने के लिए इंजीनियर की गई है।

कंपनी का दावा है कि इन समाधानों को लागू करने से व्यावसायिक किसानों के लिए उपज में 20% तक वृद्धि हो सकती है, जबकि जल खपत हाइड्रोपोनिक्स की तुलना में बहुत कम होगी।

बेन क्रोथर, चार्ली गाय और जैक फार्मर द्वारा स्थापित, और ब्रिस्टल, यूनाइटेड किंगडम में मुख्यालय स्थित, LettUs Grow एक सीरीज़ ए स्टार्टअप है। अब तक इसने छह फंडिंग राउंड किए हैं। अपने नवीनतम फंडिंग राउंड में, इसने 23 मार्च 2023 को 2.5 मिलियन पाउंड-स्टर्लिंग जुटाए।

3. Barton Breeze

Barton Breeze, एयरोपोनिक्स में एक और प्रमुख नाम, ने भारत में 800,000 वर्ग फुट से अधिक स्वचालित फार्मों में अपनी प्रभावशीलता सिद्ध कर ली है, जहाँ साठ से अधिक प्रकार की फसलें उगाई गई हैं, जिससे वार्षिक 1,450,000 किलोग्राम से अधिक भोजन उत्पन्न हुआ है। 

विश्व आर्थिक मंच ने 22 मार्च 2022 की रिपोर्ट में Barton Breeze के प्रयासों को मान्यता दी, जिसमें पहले से ही 10 हेक्टेयर वर्टिकल फार्मों की खेती की गई है, जो 65 से अधिक विभिन्न फसल प्रकारों से 3,250 टन फसलें उत्पन्न करती हैं।

फर्म raised 28 फरवरी 2023 को अपनी सीड राउंड में 66 मिलियन भारतीय रुपये जुटाए। Barton Breeze का मुख्यालय गुरुग्राम, हरियाणा, भारत में है। यह 2018 से संचालन में है।

4. एयरोपोनिक्स केसर खेती

एक अन्य उदाहरण में, गुजरात राज्य के गांधीनगर से एक अनोखा भारतीय स्टार्टअप एयरोपोनिक्स के माध्यम से केसर की खेती का प्रामाणिक तरीका विकसित किया है। यह अनोखा इसलिए है क्योंकि यह पारंपरिक रूप से ठंडे जलवायु की फसल को राज्य की गर्म और शुष्क वातावरण में उगाता है। 

यह स्टार्टअप दिसंबर 2021 में साहिल निनामा और मयंक दाभी द्वारा स्थापित किया गया था और स्वर्णिम इंक्यूबेशन सेंटर, स्वर्णिम स्टार्टअप और इनोवेशन यूनिवर्सिटी में इनक्यूबेट किया गया। 

स्टार्टअप ने न केवल मौसम संबंधी चुनौतियों को हल किया है, बल्कि यह सुनिश्चित किया है कि फसल साल में चार बार उगाई जा सके और पारंपरिक उत्पादन लागत के एक-चौथाई पर हो। संस्थापकों का दावा है कि उत्पादन स्तर बढ़ाने पर भी गुणवत्ता में कोई गिरावट नहीं देखी गई है। 

एयरोपोनिक्स का व्यावसायिक परिदृश्य: एक वैश्विक संदर्भ

विश्व आर्थिक मंच द्वारा प्रकाशित रिपोर्ट मानती है कि एयरोपोनिक्स पारंपरिक खेती का एक वास्तविक वैश्विक विकल्प बनकर उभरेगा। क्योंकि यह फसलों को बिना मिट्टी और न्यूनतम जल उपयोग के उगाने में मदद करता है, यह उन शुष्क क्षेत्रों में आशा प्रदान करता है जहाँ ज्ञात तरीकों से खेती कठिन है। 

WEF ने जॉर्डन जैसे देशों में एयरोपोनिक्स की उपयोगिता को नोट किया है, जहाँ पानी की कमी है और फार्म देश के 52% से अधिक जल आपूर्ति का उपयोग करते हैं। सतत खेती के तरीकों में वैश्विक रुचि को पहचानते हुए, एक सर्वेक्षण ने उत्तर और दक्षिण अमेरिका, यूरोप, मध्य पूर्व और भारत में 110 से अधिक एयरोपोनिक कंपनी स्टार्टअप की पहचान की है।

एयरोपोनिक्स: अवसर और चुनौतियां

अवसरों की बात करें तो, एयरोपोनिक्स को मध्यम बुनियादी ढाँचे की आवश्यकता होती है। इसे केवल प्रकाश स्रोत की जरूरत होती है जिससे पौधे प्रकाशसंश्लेषण कर ऊर्जा संग्रहीत कर सकें, एक कपड़े जैसे माध्यम की आवश्यकता होती है जो पौधों को उनकी जड़ों से अलग करे और उन्हें समर्थन दे, और जड़ प्रणाली के अवशोषण के लिए पोषक तत्वों से भरपूर धुंध समाधान कक्ष में हो।

चूँकि एक्वापोनिक्स पोषक समाधान को पुनर्चक्रण करके काम करता है, यह पानी की बर्बादी नहीं करता। हालांकि, इसे पंप और कृत्रिम प्रकाश चलाने के लिए अभी भी बिजली की आवश्यकता होती है।

एयरोपोनिक्स को वास्तव में फलने-फूलने के लिए, किसानों को प्रशिक्षण और शिक्षा देना आवश्यक है। किसान को निरंतर कौशल वृद्धि की आवश्यकता होती है ताकि वह नवाचार और नई तकनीकों से भरपूर क्षेत्र के साथ तालमेल रख सके। प्रशिक्षण का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र सिस्टम को साफ़ रखने का तरीका है।

समग्र रूप से, एयरोपोनिक्स में सफलता कई कारकों के संयोजन को सफलतापूर्वक संभालने पर निर्भर करती है। इनमें से एक का अनुचित प्रबंधन पूरे सिस्टम को विफल कर सकता है।

एयरोपोनिक्स को एक मजबूत संरचना भी चाहिए जो प्रकाश और हवा की उचित आपूर्ति सुनिश्चित करे, विशेषकर उन उजागर पौधे भागों को।

एयरोपोनिक्स दो प्रमुख घटकों—जड़ें और छत्र—के माध्यम से कार्य करता है और यह आंशिक रूप से हाइड्रोपोनिक्स पर निर्भर है। इसलिए, एयरोपोनिक्स का उपयोग करने वाले किसान को हाइड्रोपोनिक्स का उचित ज्ञान होना चाहिए। उदाहरण के लिए, एयरोपोनिक्स को एक बैकअप सिस्टम की आवश्यकता होती है जो पौधों को आवश्यक पोषक तत्व प्रदान करे यदि मौजूदा सिस्टम विफल हो जाए।

उच्च-दाब (80 psi) डायाफ्राम पंप का उपयोग उच्च-दाब एयरोपोनिक्स में जड़ों को पोषक तत्व 20-50 मिमी धुंध हेड के माध्यम से आपूर्ति करने के लिए किया जाता है। ऐसी आकस्मिक ज्ञान एयरोपोनिक्स फार्म को सफलतापूर्वक चलाने के लिए आवश्यक है।

यह केवल समग्र प्रशिक्षण और शिक्षा से ही आ सकता है कि विभिन्न परिस्थितियों में विभिन्न पौधों और फसलों की खेती कैसे की जाती है।

एयरोपोनिक्स: भविष्य क्या रखता है

पृथ्वी की जनसंख्या तेज़ी से बढ़ रही है, और साथ ही भोजन की मांग भी बढ़ेगी। संयुक्त राष्ट्र के अनुमान के अनुसार, वैश्विक जनसंख्या 2100 तक लगभग 11 अरब तक पहुंचने की संभावना है।

प्राकृतिक जल और भूमि की आपूर्ति समानुपाती रूप से नहीं बढ़ सकती, क्योंकि ये सीमित संसाधन हैं जैसे जीवाश्म ईंधन। पारंपरिक कृषि विधियां विश्व के लगभग 70% जल का उपभोग करती हैं। यदि यह प्रवृत्ति जारी रहती है, तो 2025 तक लगभग 2 अरब लोग जल-तनाव वाले क्षेत्रों में रहेंगे।

एयरोपोनिक्स पहले ही इन चुनौतियों का समाधान बन चुका है। AeroFarms द्वारा प्रस्तुत आंकड़ों के अनुसार, इसकी तकनीक require only 1% of the land जो पारंपरिक कृषि में आवश्यक होता, केवल 1% भूमि की आवश्यकता रखती है। फार्म का मानना है कि एयरोपोनिक्स समान मात्रा की फसल उगाने में भूमि के उपयोग में 390 गुना अधिक कुशल हो सकता है, और प्रति वर्ष 26 फसल कटाई कर सकता है।

लेकिन एयरोपोनिक्स केवल तभी अपनी वास्तविक क्षमता को हासिल करेगा जब यह वास्तविक स्केलेबिलिटी प्रदान करे। पारंपरिक कृषि के पूरक प्रणाली बनने के लिए, इसे कई अधिक क्षेत्रों में सफलतापूर्वक लागू किया जाना चाहिए ताकि हमारे ग्रह की आवश्यक उत्पादन मात्रा को पूरा किया जा सके।

नवाचारों के फलते-फूलते रहने के साथ, एयरोपोनिक्स को भूमि-आधारित खेती के एक व्यावहारिक विकल्प के रूप में स्थापित करने की संभावना अब दूर का सपना नहीं रही। 

रोबोटिक्स कैसे कृषि में क्रांति ला रहा है, इसे पढ़ने के लिए यहाँ क्लिक करें।