Hvorfor kontrolleret miljølandbrug (Controlled Environment Agriculture, CEA) er fremtiden inden for landbrug

Hvad er CEA?

CEA er en metode til at skabe fuldt kontrollerede miljøer til dyrkning af planter. Dette kaldes sommetider "vertikalt landbrug" eller "indendørs landbrug". Som navnet antyder, er disse faciliteter forseglet fra det omgivende miljø. Alt, hvad planterne har brug for i deres forskellige vækststadier, leveres kunstigt, herunder vand, temperatur, fugtighedsniveau, ventilation, lys og CO₂.

I et CEA-anlæg vokser afgrøderne under LED-vækstlys med hydroponiske (eller aquaponiske) systemer, der leverer vand og næringsstoffer. Varmeapparater, ventilatorer, affugtere, CO₂-berigelse, befugtere og kølere bruges til at skabe optimale vækstklimaer.

Disse beskyttede, kontrollerede miniøkosystemer betyder, at planterne kan dyrkes året rundt. De er sikret mod udefra kommende kontaminering (herunder E. coli), og der bruges UV-lys til at fjerne bakterier.

Når man kan fjerne de udfordringer, der følger med traditionelt landbrug, er implikationerne for produktionen, omkostningerne på lang sigt samt miljøpåvirkningen enorme. Der er betydeligt mindre behov for tunge maskiner, pesticider, herbicider eller gødning, og der bruges betydeligt mindre vand (CEA gør det muligt at producere afgrøder med 70 % til 95 % mindre vand end det, der kræves til normal dyrkning).

Infografikken nedenfor viser de store vandbesparelser med CEA (med salat som eksempel):

Den mest indlysende besparelse er arealanvendelsen. Når afgrøder stables vertikalt i et anlæg, der er bygget til formålet, kan man producere, hvad der svarer til ca. 4 til 6 hektars produktion, på en enkelt indendørs hektar.

Dette varierer naturligvis afhængigt af afgrøden. Hvis man eksempelvis dyrker jordbær, vil man med traditionelt landbrug skulle bruge 30 hektar for at producere samme mængde som med én hektar i vertikalt landbrug.

Derudover er høstudbyttet også højere i kontrollerede miljøer, da virkningerne af sæsonudsving reduceres. Hver eneste dag er en perfekt sommerdag med en fotoperiode, der er lang nok til at sikre maksimal vækst.

Ulemper

• Ny teknologi
• Høje startomkostninger
• Høje vedligeholdelsesomkostninger
• Højt energiforbrug
• Pollinering kan være vanskeligt

Hvordan ser CEA ud i dag?

På trods af at fordelene lyder som en vision for den fjerne fremtid, spiller CEA allerede en vigtig rolle i produktionen af farmaceutiske produkter. Især i forbindelse med cannabisproduktion til medicin, kosmetik og helsetilskud. Efterhånden som flere lande indfører licenser og mildere lovgivning, vil cannabisindustrien eksplodere, og Europas marked for CBD ventes at vokse med over 400 % frem mod 2023.

Cannabis er en afgrøde af høj værdi, der kræver ensartede og absolutte betingelser for at producere et udbytte, der lever op til de krævede standarder. CEA-metoder automatiserer dette kontrolniveau og maksimerer den praktiske anvendelighed og rentabilitet af cannabisdyrkning.

Små opsætninger

Nogle landbrug og gårdbutikker har kunnet drage fordel af mindre CEA-opsætninger til at diversificere deres produkter. Blomster, urter og mikrosalater er velegnede til CEA-opsætninger, da pladsen kan udnyttes effektivt. Det har givet dem mulighed for at reducere deres forsyningskæder og tilbyde deres kunder ensartede produkter af høj kvalitet, der er vanskelige at indkøbe lokalt.

Den største udfordring ved indførelsen af CEA for traditionelle og regionale landbrug er at finde den nødvendige støtte og ekspertise til at etablere anlægget. Der er organisationer, der kan tilbyde denne støtte, herunder det udstyr, der er nødvendigt for at etablere et mindre CEA-anlæg.

"Det er i stigende grad ikke længere nødvendigt at købe CEA-udstyr fra en enkelt leverandør, f.eks. dem, der tilbyder fuldt udstyrede containerenheder eller tilsvarende," forklarer dr. William Stiles fra Vertikit, en organisation, der samler de bedste teknologier i én butik for CEA og vertikalt landbrug med ønske om at støtte branchens udvikling.

"Flere og flere producenter specialiserer sig i de komponenter, der er nødvendige for at skabe et kontrolleret miljø, såsom belysning eller miljøkontroludstyr, i stedet for at forsøge at sælge færdige løsninger."

"Det giver landmændene mulighed for at vælge de rigtige apparater til deres specifikke behov og kan potentielt set ændre, hvordan markedet vil udvikle sig. Levering af komplette systemer har været et problem for den nye industri, da den kapitalinvestering, det kræver at indkøbe en skræddersyet løsning, er høj, og det kan være en udfordring at skelne mellem de teknologiske muligheder."

Ligesom for enhver anden ny teknologi er det forståeligt, at brugen af CEA kan møde en vis skepsis. Startinvesteringer og økonomisk problemstillinger er gyldige bekymringer. Der er imidlertid et langsigtet potentiale for diversificering af produktionen, især når der er offentlige tilskud til at lette den økonomiske byrde ved at oprette et anlæg.

Indendørs landbrug vinder allerede indpas hos supermarkeder, forhandlere, medicinalvirksomheder og investorer. Men endnu vigtigere kan det være den forandring, vi har brug for for at kunne overvinde fremtidens udfordringer inden for fødevareforsyning.

Landbrug for fremtiden

I dag er verdens befolkning 7,8 milliarder mennesker, og i 2050 forventes den at nå 9,7 milliarder. De aktuelle forventninger er, at vi bliver nødt til at øge den globale fødevareproduktion medop til 70 % for at kunne skaffe føde til alle. For at gøre tingene værre har vi brug for yderligere 20 % landbrugsjord for at nå dette mål ved hjælp af nuværende landbrugsmetoder.

Klimaændringer påvirker allerede landmænd over hele verden med ekstreme vejrmønstre, herunder oversvømmelser og hedebølger, der stiger i både hyppighed og intensitet.

Desuden medfører en stigende afhængighed af kemiske herbicider og pesticider ikke kun større omkostninger for landmændene, men også for de naturlige økosystemer og det organiske stof, der er nødvendigt for at bevare jordens kvalitet.

CEA kan bidrage til at tage positive skridt frem mod en mere bæredygtig og rentabel fremtid ved at reducere vandforbruget og behovet for kemisk indgriben samt forbedre logistik og arealanvendelse. Faktisk bruger landmænd i Saudi-Arabien CEA til at dyrke friske produkter, hvor det ville være nærmest umuligt i landets brændende udetemperaturer, og der er gode muligheder for at udnytte teknologien takket være rigeligt sollys til solenergi.

Ifølge en rapport fra Boston Consulting Group (BCG) går omkring en tredjedel af de fødevarer, der produceres på verdensplan, til spilde, og en stor del af dette tab finder sted i den globale forsyningskæde. Alt i alt svarer det til 1,6 milliarder tons mad til en værdi af omkring 8 billioner kroner.

CEA giver mulighed lokalt dyrkede quick-to-market-produkter, der kan købes og forbruges der, hvor de produceres, med den sporbarhed og integritet, som fødevareforsyningskæderne kræver.

I stedet for at få deres produkter sendt ud over hele verden kan landmænd bruge CEA til at dyrke en bredere vifte af produkter lokalt. Det er til gavn for alle, der er involveret i forsyningskæden – helt ud til forbrugeren. Ud over et bedre valg af produkter gør CEA det muligt at levere fødevarer af ensartet kvalitet og kvantitet. Det er heller ikke nødvendigt at tilsætte konserveringsmidler eller voksbelægninger for at holde ferskvarerne klar til forbrugerne.

Set fra et miljømæssigt perspektiv kom WorldWatch Institute frem til, at det konventionelle fødevaredistributionssystem bruger 4 til 17 gange mere CO2 end de lokale og regionale systemer.

Hvad er mulighederne for regionale landmænd?

Mange af de miljø- og brancheudfordringer, der er nævnt ovenfor, påvirker allerede landmændene og forværrer fødevaresikkerheden. Tiden er inde til at implementere nye fremgangsmåder, der kan hjælpe med at overvinde disse udfordringer.

CEA har været et omtalt emne i de seneste år, og det er en hurtigt voksende sektor: det globale marked for vertikalt landbrug blev vurderet til 3,12 mia. USD i 2019 og forventes at nå 16,77 mia. USD i 2027.

For at opnå mere udbredt anvendelse af teknologien er det imidlertid vigtigt at vise, hvordan CEA-metoder kan være til gavn for fødevareproducenter i dag og i fremtiden.

Hvad er de håndgribelige fordele for regionale landmænd lige nu?

Maksimere vækst 365 dage om året

Naturen er uforudsigelig, men med ensartede og optimale betingelser kan du garantere vækstraten og kvaliteten af produkterne.

Kontrol af væksten

Synkroniser ideelle belysningsspektre, næringsindtag og transpiration med en afgrødes forskellige vækststadier for at opnå optimalt udbytte og kvalitet.

Reduceret afhængighed af manuelt arbejde

Afgrødehåndtering kan automatiseres eller styres af én person ved hjælp af digitale applikationer.

Reduceret afhængighed af kemikalier

Ved at fjerne afgrøder fra miljøer med skadedyr og ukrudt reduceres behovet for de dyre og skadelige kemikalier, der skal beskytte dem. UV-lys kan også bruges til at kontrollere forurening. UV-lys kan også bruges til at kontrollere kontaminering.

Mindre vandforbrug

Generel vanding, der anvendes i traditionelle landbrugsmetoder til vanding af planter, resulterer i et større vandbehov end det, der er nødvendigt for et CEA-anlæg.

Bedre udnyttelse af faciliteter

Uden at være afhængig af et stort areal af marker giver CEA mulighed for mere vækst pr. hektar end traditionelt landbrug. Man kan endda omdanne lader og eksisterende bygninger til CEA-anlæg.

Udnyt de offentlige ordninger fuldt ud

I Storbritannien og Europa er mange landbrugsbeslutninger vedrørende afgrøder baseret på, hvilke statslige tilskud der er til rådighed på det pågældende tidspunkt. For at fremme en mere miljøbevidst arealforvaltning er der en række tilskud til CEA.

Er CEA en reel mulighed?

For at gøre investeringen mere opnåelig kan et mindre CEA-anlæg betragtes som landbrugsudstyr. Det betyder, at du kan gribe investeringen an på samme måde, som du ville gøre med nye maskiner, der øger dit udbytte – f.eks. en mejetærsker.

Med den rette ekspertise kan landmænd starte med et lille anlæg for at teste investeringsafkastet, samtidig med at de minimerer startinvesteringen.

"Ved at købe komponenter til et CEA-anlæg frem for komplette løsninger er det muligt at forbedre eksisterende landbrug eller starte nye bedrifter på et mere enkelt og omkostningseffektivt grundlag," fortæller Dr. Stiles.

"Det giver landmænd mulighed for at eksperimentere og udvikle systemer, der er optimeret til deres afgrøder, forhold og mål, uden at opstarten bliver for omkostningstung. Dette er på mange måder en væsentlig udvikling for CEA-branchen, da man kan sige, at den eksisterende sektor har udviklet sig fra toppen og ned i stedet for fra bunden og op."

"Mange tidlige brugere havde som mål at perfektionere fabrikslignende systemer i stor skala fra starten, hvilket var nødvendigt på grund af de høje omkostninger til teknologien. Men dette omgik en masse læring, der var nødvendig for at perfektionere systemer som disse, hvilket delvist er grunden til, at så mange systemer til dato har slået fejl."

Ved at introducere urter, blomster, bladrige afgrøder og grøntsager, der ikke vokser for højt eller for dybt i jorden, kan du stable flere plantelag i én bygning. Og du behøver ikke altid at investere i specialkonstruktioner – du kan måske ombygge lader eller andre tomme områder til at huse lodret eller vandret stablede lag af afgrøder.

Faktisk har der været kontrollerede vækstmiljøer i skibscontainere, garager, underjordiske tunneller og endda forladte mineskakter. Det giver et meget mere realistisk billede end de enorme skyskrabere, der findes i mange ambitiøse artikler om CEA. Men både ud fra et bygge- og landbrugsteknisk perspektiv bør CEA-løsninger altid optimeres, så de opfylder de specifikke produktionskrav.

Hvert led i landbrugets forsyningskæde anerkender allerede fordelene ved CEA. Som nævnt tidligere giver det at starte i lille skala dig mulighed for at teste potentialet for at diversificere dine produkter på stedet og være bedre forberedt, når CEA bliver mere almindeligt i fremtiden. Her er de grundlæggende principper, du bør overveje, før du går i gang:

Fugtighedsregulering

Affugtere giver dig mulighed for aktivt at kontrollere planternes næringsindtag ved at regulere mængden af vand i atmosfæren for at opnå optimal transpiration.

Temperaturregulering

Udover regulering af de relative fugtighedsniveauer i et anlæg er der behov for varme- og ventilationsenheder for at opretholde ensartede forhold i varmere eller koldere måneder og for at udligne varme, der skabes af belysning.

Vækstlys

LED-vækstlys bruges til at give planterne alle de næringsstoffer, de naturligt ville få fra solen. Denne fuldt styrede belysning kan bruges til at ændre den måde, planter vokser på, hvornår de blomstrer, og hvordan de smager ved at variere det lysspektrum, der bruges i forskellige vækststadier.

Hydroponik

I modsætning til traditionel vanding fordeler man med hydroponik en næringsrig opløsning direkte til planternes rødder.

Aquaponik

Aquaponik er et alternativ til hydroponik og tilfører mere ilt til rodzonen, så planterne kan yde bedre. Planterne får deres næringsstoffer fra en tåge, der indeholder næringsstoffer og vand.

Succesfuld brug af CEA er afhængig af ovenstående konfigurationer for at optimere klima, lys og plads:

"Hjertet i ethvert CEA-system skal være en forståelse af behovene hos de planter, du ønsker at dyrke," forklarer Dr. Stiles. "Hvis du forstår, hvad de har brug for, og hvilke miljøforhold, der er mest gunstige for deres vækst, så kan disse forhold genskabes i et kontrolleret miljø."

"Derudover, og måske mere fascinerende, er en forståelse af en plantes potentiale også en fordel. Det er muligt at ændre den måde, planter vokser på, eller de kemikalier, de producerer, ved at ændre miljøforholdene. På den måde er der mulighed for at udvikle nye fødevarer eller farmaceutiske produkter ved hjælp af denne teknologi, hvilket kan give landmænd enorme muligheder."

Begynde at innovere nu med Dantherm

Vi tror på, at forskning på stedet, stærke kunderelationer og et netværk af eksperter er nøglen til at få det bedste ud af enhver ny tendens eller teknologi. Denne tilgang er baseret på vores mangeårige erfaring inden for landbrugsindustrien, særligt inden for levering af klimastyringsløsninger til en række anvendelsesområder, herunder:

• Specialiseret vækst
• Håndværksfokuseret dyrkning
• Bulklagre
• Køle- og fryserum
• Fødevare- og drikkevareproduktion
• Dyrevelfærd
• Konfekture
• Beskyttelse af landbrugsudstyr

Med vores omfattende produktsortiment og ekspertise inden for landbrugsapplikationer har Dantherm den specifikke brancheviden, der skal til for at forbedre din nuværende landbrugspraksis og udnytte de muligheder, som CEA tilbyder.

Hvis du vil vide mere om, hvad CEA kan betyde for dit anlæg, eller hvis du ønsker mere information om vores løsninger til klimastyring i landbruget, er du velkommen til at kontakte vores team ved hjælp af formularen nedenfor.