FS: Вертикальные фермы в помещениях помогут покрыть спрос на продовольствие

Чтобы все люди в мире хорошо питались, нужны инновации. Один из способов решения проблемы — системы вертикального земледелия. Они позволяют выращивать растения в закрытых помещениях.

Но чтобы использовать такие системы повсеместно, нужно решить проблему с энергозатратным освещением, необходимым для роста растений.

Учёные выяснили, как сделать так, чтобы свет соответствовал потребностям конкретных культур. Это позволит вырастить более сильные и здоровые растения и при этом сэкономить энергию.

Доктор Элиас Кайзер, первый автор статьи в журнале Frontiers in Science, говорит:

Главное преимущество систем вертикального земледелия — возможность выращивать здоровые продукты питания близко к потребителям. Это особенно актуально для мегаполисов, пустынь и регионов с холодным и тёмным климатом.

Основная проблема — расходы на электроэнергию.

Проливая свет на проблему

Многие системы вертикального земледелия нуждаются в дорогостоящей электроэнергии для поддержания постоянных условий окружающей среды.

Учёные выяснили, что можно обойтись без этого: используя динамический контроль окружающей среды, можно создать более экономически эффективную вертикальную ферму, которая будет выращивать здоровые растения.

Профессор Лео Марселис из Вагенингенского университета, старший автор работы, говорит, что их стратегия основана на ритмах роста растений и требует регулярной корректировки среды выращивания. В ней используются знания физиологии растений, новые методы зондирования и моделирования, а также новые сорта, специально выведенные для систем вертикального земледелия.

Развитие растений зависит от условий окружающей среды: температуры, длины световых волн и количества углекислого газа в атмосфере. Поэтому в системах вертикального земледелия можно управлять развитием растений, меняя условия окружающей среды.

Особенно важно освещение: оно необходимо растениям для фотосинтеза, а разные длины волн по-разному влияют на разные виды. При этом цены на электроэнергию сильно влияют на стоимость освещения — это открывает возможности для повышения эффективности систем.

Марселис пояснил, что можно использовать колебания цен на электроэнергию в интересах систем вертикального земледелия: тратить больше электроэнергии тогда, когда она дешевле.

Авторы создали модель умного освещения, которая поддерживает фотосинтез и снижает затраты на электроэнергию. Они выяснили, что оптимизационный алгоритм может сократить расходы на 12% без ущерба для фиксации углерода, просто меняя интенсивность света.

Эксперименты показали, что изменение интенсивности света не влияет на рост листовых растений, таких как шпинат, которые часто выращивают на вертикальных фермах. Это справедливо даже при нерегулярном изменении интенсивности.

Семена будущего

Прежде чем вертикальное земледелие поможет решить проблему голода, нужно ответить на другие вопросы.

Кайзер предупреждает, что некоторые решения не были проверены в более масштабных условиях вертикальных ферм — их тестировали только на отдельных растениях, но не на целых культурах.

Динамическая регулировка воздуха, температуры и уровня CO₂ в соответствии с потребностями растений может снизить затраты на электроэнергию. Фермерам понадобятся датчики и модели для контроля окружающей среды, а также новые сорта для вертикального земледелия. Эти сорта позволят сосредоточиться на питательных и вкусовых качествах вместо прочности или срока хранения. Необходимы дополнительные исследования, чтобы найти баланс между качеством и урожайностью культур.

В вертикальной ферме можно контролировать все условия роста растений, что важно для повышения урожайности и качества продукции. Но даже если поддерживать эти условия на постоянном уровне, это не всегда лучшее решение.

Когда будет налажен динамический контроль за состоянием окружающей среды, вертикальные фермы смогут снизить потребление энергии и затраты на неё. Это повысит их рентабельность и устойчивость.

24.09.2024


Подписаться в Telegram



Питание

Nutrients: Представлен первый латиноамериканский план экономного питания
Nutrients: Представлен первый латиноамериканский план экономного питания

В новом исследовании представлен рацион питани...

Rheumatology: Кофеин в рационе помогает сохранить здоровые сосуды
Rheumatology: Кофеин в рационе помогает сохранить здоровые сосуды

Употребление большего количества кофеина может...

Computers in Biology and Medicine: Мужчинам — злаки, женщинам — омлет
Computers in Biology and Medicine: Мужчинам — злаки, женщинам — омлет

Не стоит отказываться от поджаренного рог...

Генетики СПбГУ раскрыли секрет арахиса: как он стал природным ГМО
Генетики СПбГУ раскрыли секрет арахиса: как он стал природным ГМО

Учёные Санкт-Петербургского государственного у...

Journal of Medicinal Food: Экстракт чеснока помогает одолеть усталость
Journal of Medicinal Food: Экстракт чеснока помогает одолеть усталость

Корейские ученые выяснили, что чеснок, вы...

Превратят ли грибы пищевые отходы в следующую кулинарную сенсацию?
Превратят ли грибы пищевые отходы в следующую кулинарную сенсацию?

Микробиолог из Калифорнийского университе...

Nature: Поститься полезно, но важно и правильно разговляться
Nature: Поститься полезно, но важно и правильно разговляться

Исследование на мышах показало, что ...

Cell Reports Medicine: Ягоды каму-каму сокращают жировые отложения в печени
Cell Reports Medicine: Ягоды каму-каму сокращают жировые отложения в печени

Пользу ягод каму-каму при неалкогольной ж...

Foods: Открыт способ определять неправильный мед без вскрытия банки
Foods: Открыт способ определять неправильный мед без вскрытия банки

Исследователи из Крэнфилдского университе...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз

Новости компаний, релизы

На старт! Внимание! MITEX!
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»
Как человек проживает смерть родных