Hvorfor landbruk med kontrollert miljø (Controlled Environment Agriculture) er fremtiden for landbruket

Hva er CEA?

CEA er en metode for å skape fullt kontrollerte miljøer for dyrking av planter. Dette refereres noen ganger til som «vertikalt landbruk» eller «innendørs landbruk». Som navnet antyder, er disse fasilitetene lukket. Alt plantene trenger i sine ulike vekststadier tilføres kunstig, inkludert vann, temperatur, fuktighetsnivåer, ventilasjon, lys og CO₂.

I et CEA-anlegg vil du se at det produseres under LED-lys med hydroponiske (eller aquaponiske) systemer som sørger for vann og næringsstoffer. Varmeapparater, ventilatorer, avfuktere, CO₂-tilførsel, luftfuktere og kjølere brukes til å skape et optimalt vekstklima.

Disse skjermede, kontrollerte mini-økosystemene betyr at plantene kan dyrkes året rundt. De er beskyttet mot forurensning utenfra (inkludert E.coli) og bruker UV-lys til å fjerne bakterier.

Når du kan fjerne utfordringene som følger med tradisjonelt jordbruk, er konsekvensene av produksjon, langsiktige kostnadsbesparelser og miljøpåvirkning enorme. Det er betydelig mindre behov for tunge maskiner, plantevernmidler, ugressmidler eller gjødsel, og du vil bruke betydelig mindre vann (CEA gjør det mulig for oss å produsere avlinger med 70 % til 95 % mindre vann enn det som kreves ved normal dyrking).

Infografikken nedenfor viser hvor mye vann som spares ved CEA (her er salatdyrking brukt som eksempel):

Den mest åpenbare besparelsen er arealbruken. Når avlingene organiseres vertikalt i et anlegg som er konstruert for formålet, kan du produsere rundt 4–6 deker på én dekar innendørs.

Dette vil selvfølgelig variere avhengig av avlingen. Hvis du dyrker jordbær, for eksempel, krever tradisjonelt jordbruk 30 hektar for å produsere samme mengde som én hektar med vertikalt jordbruksareal.

I tillegg er avlingene også større i kontrollerte miljøer, siden disse ikke er påvirket av værforholdene. Hver eneste dag er en perfekt sommerdag, med tilstrekkelig lys til å sikre maksimalt vekstpotensial.

Ulemper

• Fremvoksende teknologi
• Høye startkostnader
• Høye vedlikeholdskostnader
• Betydelig energiforbruk
• Pollinisering kan være vanskelig

Hvordan ser CEA ut i dag?

Til tross for fordelene som høres ut som en fremtidsvisjon, er CEA allerede svært viktig for produksjonen av farmasøytiske produkter. Særlig cannabisproduksjon for legemidler, kosmetikk og helsekosttilskudd. Etter hvert som flere land innfører lisenser og færre restriksjoner, vil cannabisindustrien eksplodere, og Europas CBD-marked anslås å vokse med over 400 % frem til 2023.

Cannabis er en avling av høy verdi som trenger konsekvente og absolutte forhold for å produsere en avling som oppfyller kravene. CEA-metodene automatiserer dette kontrollnivået og maksimerer det praktiske og lønnsomme ved cannabisvekst.

Oppsett i liten skala

Noen gårder og gårdsbutikker har dratt nytte av små CEA-oppsett for å diversifisere produktene sine. Blomster, urter og små salater passer godt til CEA-oppsett, siden plassen kan maksimeres. Dette har bidratt til å redusere forsyningskjedene og tilby kundene produkter av konsekvent høy kvalitet, som er vanskelige å skaffe lokalt.

Hovedutfordringen ved å ta i bruk CEA for tradisjonelle og regionale bønder er å få den nødvendige støtten og ekspertisen til å etablere anlegget. Det finnes organisasjoner som kan tilby slik støtte, inkludert utstyret som trengs for å sette opp en CEA-fasilitet i liten skala.

«Det er ikke lenger nødvendig å kjøpe CEA-utstyr fra én enkelt leverandør, for eksempel de som tilbyr fullt tilpassbare containerenheter eller tilsvarende», forklarer Dr William Stiles fra Vertikit, en organisasjon som bringer de beste teknologiene sammen til en komplett CEA og vertikal landbruksbutikk for å støtte utviklingen i bransjen.

«Stadig flere produsenter spesialiserer seg på komponentene som trengs for å skape et kontrollert miljø, for eksempel lys- eller kontrollutstyr av omgivelsene, i stedet for å prøve å selge nøkkelferdige løsninger.»

«Dette gir bøndene muligheten til å velge riktig utstyr for sine egne spesifikke behov, og en mulighet til å endre hvordan dette markedet utvikler seg. Levering av komplette løsninger har vært et problem for den nye industrien, siden kapitalinvesteringen som kreves for en skreddersydd løsning er høy og evnen til å skille mellom teknologiske muligheter er utfordrende.»

Som med all ny teknologi er det forståelig at bruken av CEA kan møte skepsis. Forhåndsinvesteringer og økonomisk gjennomførbarhet er berettigede bekymringer. Det er imidlertid et langsiktig potensial for diversifisering av produkter, spesielt der det er mulighet for offentlige tilskudd som letter den økonomiske belastningen ved å sette opp anlegget.

Innendørs jordbruk er allerede i ferd med å fange interesse fra supermarkeder, detaljister, farmasøytiske selskaper og investorer. Men det som er enda viktigere, er at det kan være endringen vi trenger for å håndtere utfordringer med matforsyninger i fremtiden.

Jordbruk for fremtiden

Dagens globale befolkning teller nå 7,8 milliarder, og innen 2050 forventes dette tallet å øke til 9,7 milliarder. Det antas at vi må øke den globale matproduksjonen medopptil 70 % for å mate alle. I tillegg trenger vi 20 % ekstra areal for å oppnå dette ved hjelp av dagens praksis i jordbruket.

Klimaendringer påvirker allerede gårdbrukere over hele verden med ekstreme værforhold, inkludert oversvømmelser og hetebølger, som øker både i frekvens og intensitet.

Dessuten vil økt avhengighet av kjemiske plantevernmidler og andre plantevernmidler ikke bare føre til økte kostnader for bøndene, men vil også belaste økosystemene og de organiske stoffene som er nødvendige for å opprettholde kvaliteten på jorda.

CEA kan bidra til at vi kan ta positive steg mot en mer bærekraftig og lønnsom fremtid ved å redusere vannforbruket, behovet for kjemisk intervensjon, logistikk og arealbruk. Faktisk bruker bønder i Saudi-Arabia CEA til å dyrke ferske råvarer der det ellers ville vært nesten umulig i et land med svært varme utetemperaturer, og er ideelt egnet på grunn av rikelig sollys til solenergi.

Ifølge en rapport fra Boston Consulting Group (BCG) , kastes omtrent en tredjedel av maten som produseres globalt, og mye av dette tapet skjer i den globale forsyningskjeden. Alt i alt betyr dette 1,6 milliarder tonn mat til en verdi av ca. 1,2 trillioner dollar.

CEA gir mulighet for lokalt dyrkede produkter, som er raskt ute i markdet, og som kan kjøpes og konsumeres der de produseres, med sporbarheten og integriteten som forsyningskjedene av matvarer krever.

I stedet for å få varene sendt over halve jordkloden, kan bøndene bruke CEA til å dyrke et bredere utvalg av lokalproduserte produkter. Dette er til fordel for alle som er involvert i forsyningskjeden – helt frem til forbrukeren. I tillegg til et bedre utvalg av produkter, gjør CEA det mulig å levere mat av konsekvent god kvalitet og kvantitet. Det er heller ikke nødvendig å tilsette konserveringsmidler eller voksbelegg for å holde produktene ferske frem til forbrukeren.

Fra et miljøperspektiv fant WorldWatch Institute at det konvensjonelle matdistribusjonssystemet bruker 4 til 17 ganger mer CO2 enn de lokale og regionale systemene.

Hva er muligheten for regionale bønder?

Mange av de miljømessige og industrielle endringene som er nevnt ovenfor påvirker allerede bøndene og forverrer bekymringene knyttet til matsikkerhet. Tiden er avgjørende for å implementere nye rutiner som vil bidra til å overvinne dem.

CEA har vært et hett tema de siste årene, og det er en raskt voksende sektor: Det globale vertikale landbruksmarkedet ble verdsatt til 3,12 milliarder dollar i 2019 og forventes å nå16,77 milliarder dollar innen 2027.

Men for å oppnå utbredt aksept og bruk, er det viktig å vise hvordan CEA-metoder kan være til nytte for matprodusenter i dag og i fremtiden.

Hva er de konkrete fordelene for regionale bønder akkurat nå?

Maksimal vekst 365 dager i året

Naturen er uforutsigbar, men med konsekvent optimale forhold kan du garantere veksthastighet og produksjonskvalitet.

Kontroller veksten

Synkroniser ideelle belysningsforhold, næringsinntak og transpirasjon med avlingens ulike vekststadier for optimal avkastning og kvalitet.

Baser deg på mindre manuelt arbeid

Håndterngen av avlingen kan automatiseres eller kontrolleres av én person ved hjelp av digitale applikasjoner.

Redusert bruk av kjemikalier

Ved å fjerne avlinger fra miljøer med skadedyr og ugress, reduseres behovet for dyre og skadelige kjemikalier for å holde dem trygge. UV-lys kan også brukes til å kontrollere forurensning. UV-lys kan også brukes til å kontrollere forurensning.

Mindre vannforbruk

Generell vanning som brukes i tradisjonelle jordbruksmetoder for å vanne planter, fører til et større vannbehov enn det som kreves for et CEA-anlegg.

Bedre utnyttelse av fasilitetene

Uten å være avhengig av en rekke åkre, gir CEA mer vekst per mål enn tradisjonelt landbruk. Du kan også bygge låver og eksisterende bygninger om til CEA-anlegg.

Dra full nytte av offentlige ordninger

I Storbritannia og Europa er mange landbruksbeslutninger knyttet til avlinger basert på hvilke offentlige subsidier som er tilgjengelige på det aktuelle tidspunktet. For å oppmuntre til en mer miljøbevisst forvaltning av landområder, finnes det en rekke tilskudd tilgjengelig for CEA.

Er CEA virkelig gjennomførbart?

For å gjøre investeringen mer oppnåelig, kan et lite CEA-anlegg betraktes som landbruksutstyr. Dette betyr at du kan nærme deg investeringen på samme måte som du ville gjort med nye maskiner som øker produksjonen – for eksempel en skurtresker.

Med riktig ekspertise kan gårdbrukerne starte med et småskalaanlegg for å teste ROI-en, samtidig som de minimerer investeringene i forkant.

«Ved å kjøpe deler til en CEA-gård fremfor komplette løsninger, er det mulig å forbedre eksisterende jordbbruksdrift eller starte nytt jordbruk på en enklere og mer kostnadseffektiv måte», sier Dr. Stiles.

«Dette gjør det mulig for bøndene å eksperimentere og utvikle systemer som er optimale for avlingen, omstendighetene og målene uten store oppstartshindringer. Dette er på mange måter en viktig utvikling for CEA-industrien, siden det kan argumenteres for at den eksisterende sektoren har utviklet seg ovenfra og ned i stedet for nedenfra og opp.»

«Mange tidlige brukere hadde som mål å perfeksjonere storskalasystemene helt fra starten av, noe som var nødvendig på grunn av den voldsomme kostnaden ved bruk av teknologien. Men dette førte til at mye av læringen som kreves for å perfeksjonere systemene gikk tapt, og det er noe av grunnen til at så mange systemer til dags dato har feilet.»

Vi introduserer urter, blomster, bladprodukter og grønnsaker som ikke vokser for høyt opp eller for dypt ned i jorden. Du kan organisere flere plantelag i én bygning. Og du trenger ikke alltid å investere i spesialkonstruksjoner – det kan være at du kan gjenbruke låver og andre tomme områder til å huse vertikale eller horisontale organiserte lag av produkter.

Det finnes faktisk kontrollerte vekstmiljøer i containere, garasjer, underjordiske tunneler og til og med forlatte gruvesjakter. Dette maler et mye mer realistisk bilde enn de gigantiske skyskraperne som er omtalt i mange ambisiøse artikler om CEA. Fra både et konstruksjons- og landbruksteknisk perspektiv bør CEA imidlertid alltid optimaliseres for behovene til spesifikke produksjonskrav.

Hvert trinn i forsyningskjeden innen landbruket anerkjenner allerede fordelene ved CEA. Som nevnt tidligere, kan du ved å starte i liten skala teste potensialet for diversifisering av produktene dine på stedet og være bedre forberedt når CEA i fremtiden blir mer vanlig. Her er de grunnleggende prinsippene som må vurderes før du starter:

Fuktighetsregulering

Avfuktere lar deg aktivt kontrollere næringsinntaket til planter ved å regulere vannmengden i atmosfæren for optimal transpirasjon.

Temperaturstyring

I tillegg til å påvirke de relative fuktighetsnivåene i et anlegg, er det nødvendig med varme- og ventilasjonsenheter for å opprettholde konsistente forhold i varmere eller kaldere måneder og for å kompensere for varmen som skapes av belysningen.

LED-belysning for vekst

LED-lys brukes til å gi plantene alle de næringsstoffene de ellers naturlig får fra solen. Denne fullstendig kontrollerte belysningen kan brukes til å endre måten planter vokser på, når de blomstrer og hvordan de smaker ved å variere lysspekteret som brukes i ulike vekststadier.

Hydroponisk

I motsetning til tradisjonell vanning, distribuerer hydroponisk en næringsrik løsning direkte til plantenes røtter.

Aquaponisk

Aquaponisk er et alternativ til hydroponisk, og tilfører mer oksygen i røttene for å bidra til bedre plantevekst. Plantene får næring fra en tåke som inneholder næringsstoffer og vann.

Suksessfull CEA bruker konfigurasjonene ovenfor til å optimalisere klima, lys og omgivelser:

«Det viktigste for ethvert CEA-system er at du forstår hva plantene du dyrker krever», forklarer Dr. Stiles. «Hvis du forstår hva de trenger, hvilke miljøforhold som er mest gunstige for veksten, kan disse forholdene gjenskapes i et kontrollert miljø.»

«I tillegg til dette, og kanskje enda mer interessant, er det at det er en fordel å forstå potensialet til en plante. Det er fullt mulig å endre hvordan planter vokser, eller fytokjemikaliene de produserer, ved å endre miljøforholdene. På denne måten er det mulig å utvikle nye matvarer eller farmasøytiske produkter som bruker denne teknologien, noe som gir bøndene enorme muligheter.»

Start innovasjonen med Dantherm

Vi mener at lokal forskning, sterke kunderelasjoner og et nettverk av ekspertise er nøkkelen til å få det beste ut av enhver kommende tendens eller teknologi. Denne tilnærmingen er basert på vår årelange erfaring fra landbruksindustrien. Spesielt i forhold til å tilby klimakontrolløsninger for en rekke bruksområder, inkludert:

• Spesialisert dyrking
• Lokalt produserte matvarer
• Bulklagring
• Kjølelagre og frysere
• Produksjon av mat og drikke
• Dyrevelferd
• Godteri
• Beskyttelse av landbruksutstyr

Med vårt omfattende produktutvalg og ekspertise innen landbruksapplikasjoner, har Dantherm den spesifikke bransjekunnskapen som skal til for å bidra til å forbedre din nåværende jordbrukspraksis og dra nytte av mulighetene som CEA presenterer.

For å lære mer om hva CEA kan bety for ditt anlegg, eller for mer informasjon om våre klimakontrolløsninger for landbruket, ikke nøl med å ta kontakt med teamet vårt ved hjelp av skjemaet nedenfor.