المزرعة العمودية تقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 75% باستخدام ضوء الشمس

عندما دخلت إلى أحدث دفيئة Greenhouse تديرها شركة الزراعة العمودية Eden Green في ضواحي دالاس في ولاية تكساس، استُقبلت بجدران الخس الممتدة من الأرض إلى السقف. الدفيئة دافئة ومشرقة بضوء الشمس ومزدحمة بالعاملين الذين يعتنون بأكثر من 300 ألف رأس من الخس الروماني والخس الأمريكي وخس البلوط الأحمر التي تنمو في أعمدة الزراعة المائية.

يقول جيك بورتيو Jake Portillo، كبير مزارعي الشركة: «إنه لا يتوقف أبداً عن النمو»، وهو يستعرض الجذور الخيطية للخس الروماني الجاهز تقريباً للحصاد. وتنمو نباتات مثلها أسفل كل صف من الصفوف الـ 110 في الدفيئة، والتي من المتوقع أن تنتج 800 ألف كيلوغرام من المنتجات كل عام.

لقد تم الترويج لهذه المزارع العمودية كحل مستدام للزراعة المتعطشة للموارد – حيث يتطلب تكديس النباتات في الداخل مساحة أقل من الأراضي ويمكن زراعة المحاصيل بشكل أقرب إلى المستهلكين. كما أنها تستخدم كميات أقل بكثير من المياه والأسمدة مقارنة بالزراعة العادية.

تكمن المشكلة في أن الزراعة في الداخل باهظة الثمن، وعادة ما تستخدم كمية هائلة من الطاقة، مع وجود نباتات مكتظة بكثافة على الرفوف مضاءة بآلاف من مصابيح LED. هذا يجعل الصناعة عرضة بشكل خاص لارتفاع أسعار الطاقة. ففي عام 2022 أدى ارتفاع أسعار الطاقة إلى تسريح العمال وتقليص أعدادهم في شركة إنفارم Infarm البريطانية، على سبيل المثال، أحد أكبر مشغلي الزراعة الرأسية في أوروبا.

الدفيئة الزراعية التقليدية أقل استهلاكاً للطاقة من المزارع العمودية، لكنها لا تدعي الكفاءة نفسها في استخدام المساحة أو الإنتاجية. وبالانتقال إلى الوضع الرأسي في دفيئة، تحاول الشركة إيدن غرين Eden Green الحصول على أفضل ما في الأسلوبين. تقول الشركة إنها قادرة على أن تنتج أربعة أضعاف ما تنتجه دفيئة زجاجية تقليدية في وحدة المساحة نفسها، وتستخدم 75% من الطاقة أقل من مزرعة عمودية داخلية نموذجية من خلال الاعتماد أكثر على أرخص طاقة هناك: ضوء الشمس.

بدلاً من الرفوف، تزرع الشركة إيدن غرين النباتاتِ في ممرات بعمق نبات واحد، مما يتيح لأشعة الشمس الوصول حتى إلى تلك الموجودة في الصف السفلي. يقول بورتيو: «نحن نعمل مع الشمس».

عندما تحجب الشمس ويقل سطوع ضوء الشمس، تنبه المستشعرات المزارعين للنباتات التي لا تتلقى ضوءاً كافياً. بعد ذلك يقوم بورتيو وفريقه بتشغيل مصابيح LED في السقف لتعويض النقص. وتجلب الأنابيب أيضاً لكل نبات إمداداته الخاصة من ثاني أكسيد الكربون والمياه المعاد تدويرها الممزوجة بالأسمدة والمغذيات. فعندما يتغير سطوع ضوء الشمس، يضبط المزارعون كلاً من هذه العوامل للحفاظ على نمو موحد وزيادة الإنتاجية.

يقول بورتيلو إن الاستجابة للشمس تجعل عملية الزراعة المائية أشبه بالزراعة التقليدية. «يمكن أن يكون الطقس قاسيا».

وجدت دراسة استقصائية أجريت عام 2021 للمزارع العمودية الداخلية أنها تستخدم في المتوسط 38.8 كيلووات/ساعة من الطاقة لكل كيلوغرام من المنتجات، أي أكثر من سبعة أضعاف الطاقة التي تستخدمها الدفيئات الزراعية العادية. ويستخدم نظام الشركة إيدن غرين ما يقل قليلاً عن 10 كيلووات/ساعة من الطاقة لكل كيلوغرام، ويمكن أن ينتج 164 كيلوغراماً من المنتجات لكل متر مربع سنوياً، وفقاً لبيانات الشركة.

يقول إيدي بادرينا Eddy Badrina، الرئيس التنفيذي للشركة: «لقد تمكنا من الجمع بين كفاءة الدفيئة وكثافة مزرعة عمودية».

أما أندرو بيتشام Andrew Beacham، من جامعة هاربر آدامز Harper Adams University في المملكة المتحدة، فيقول إنه إذا كانت هذه الأرقام دقيقة، فإن النظام يبدو أنه يقدم ضعف كفاءة الدفيئة العادية.

منذ أكتوبر 2022 تعمل الدفيئة الجديدة بهدف إضافة ستة أخرى يمكن أن تنتج ما يصل إلى 2.7 مليون كيلوغرام من المنتجات سنوياً على موقع الشركة الذي تبلغ مساحته 24 هكتاراً. وتذهب جميع منتجات الشركة إيدن غرين تقريباً حالياً إلى مركز توزيع وولمارت Walmart عبر الشارع الذي يزود أكثر من 400 متجر في تكساس وأوكلاهوما. فلا يزال يتعين نقل المنتجات بالشاحنات إلى بعد بضع مئات من الكيلومترات إلى المتاجر، لكن بادرينا يُشير إلى أن هذه الرحلات أقصر بكثير من الرحلة من المزارع في يوما، أو أريزونا أو ساليناس في كاليفورنيا – وكلتيهما على بعد أكثر من 1500 كيلومتر – والتي توفر حالياً معظم الخس في الولايات المتحدة.

يقول بيتشام إن هذا النهج ربما لا يكون فعالاً في الأماكن التي تقل فيها أشعة الشمس عن ولاية تكساس، التي تعد من بين أكثر الولايات المشمسة في الولايات المتحدة. في الواقع، جربت شركة تسمى فيرتكال هارفست Vertical Harvest نهجاً يشبه ذلك في ولاية وايومنغ، باستخدام أرفف دوارة لتعريض النباتات بشكل موحد لأشعة الشمس. ولكن أريك غريفين من الشركة فيرتكال هارفست يقول إن الضوء كان متغيراً جداً، وأن الشركة تقوم بالتخلص التدريجي من وحدات الدفيئة في مزارعها.

بقلم: جيمس دينين

ترجمة: Google Translate

تنقيح: فريق تحرير مجلة العلوم

مصدر المقالة:

© 2023, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC