I et gammelt laser-game-center i Newark, New Jersey, har Aerofarms i løbet af det sidste år dyrket bladgrønt og krydderurter uden jord og sollys. Væksthuset er firmaets første kommercielle i rækken, og varerne afsættes til lokale restauranter og supermarkeder.
Med urban farming flytter fødevareproduktionen til verdens storbyer. Nogle mener, at højteknologisk dyrkning i byerne er vejen frem, hvis en voksende global og i særdeleshed urban befolkning skal kunne brødfødes. Andre mener, at byboerne skal holde sig til dyrkning i højbede og altankasser, da man ikke vil kunne konkurrere med landmanden på bæredygtig vis. I denne serie vil Ingeniøren undersøge, hvad der rører sig i forhold til dyrkning i byerne. 1: Højteknologisk landbrug: Fremtidens mad spirer i storbyens landbrug 2: Drivhus og dyrehold rykker ind på taget af Fields 3: [Den vertikale farm: landbrug uden jord og naturligt sollys] (Denne artikel.)
Urban farming
I løbet af de seneste ti år har Aerofarms udviklet og forfinet et samlet dyrkningssystem, som nemt kan sættes op i mange lag på hylder i en hvilken som helst bygning. Såkaldt ”vertical farming”.
I det 2800 kvadratmeter store laser-game-center dyrkes planterne i 7 lag i op til 6 meters højde. Og en halv kilometer væk er det nyeste væksthus netop taget i brug. Her dyrkes grønt i bakker á 12 lag i op til 11 meters højde. Omkranset af et 6500 kvadratmeter gammelt stållager. Det er pt. verdens største vertikale gartneri og bliver også virksomhedens globale hovedkvarter.
»Hele idéen med vertical farming er at kunne stakke så mange lag ovenpå hinanden som muligt og optimere pladsanvendelsen,« fortæller Aerofarms medstifter og markedschef Marc Oshima.
»Hvis planterne skulle gro i vandbaljer eller jord, ville konstruktionen blive meget tung. Derfor har det været meget afgørende for os at finde det rigtige vækstmateriale,« forklarer han.
Aerofarms har afprøvet mange forskellige vækstmedier, men er endt med at lave et stofmateriale af genanvendt plastik, som virksomheden også har taget patent på. Materialet minder om en karklud, og der går 29 plastikflasker til at producere én kvadratmeter stof.
Nøje kontrolloret dyrkning
Planterne vokser i et lukket system, hvor rødderne hænger frit i luften på den anden side af vækstmediet. Her får rødderne sprayet næringsstoffer som karbon, fosfor, magnesium og kobber direkte på sig i præcise mængder afmålt ned på mikrometerniveau. Èn teknologi som kaldes aeroponics.
Fordi næringsstoffer og vand sprayes direkte på rødderne, bruger systemet ifølge Aerofarms 95 procent mindre vand end traditionel dyrkning i jorden og 40 procent mindre vand end et dyrkningssystem, hvor rødderne ligeledes gror i et vækstmedie, men får næring fra gennemstrømmende vand ved hjælp af såkaldt hydroponics.
»Vi måler i realtid, hvor meget næring planten har brug for. Alt spores og styres,« fortæller Marc Oshima.
Han viser, hvordan der ganske rigtigt sidder sensorer overalt i plantebakkerne og i reservoiret nedenunder bakkerne. Medarbejderne kan dermed følge plantens udvikling på en app, som giver direkte besked på telefonen, hvis der er afvigelser i forhold til vækstplanen.
Ikke et sted for insekter
Planterne belyses 24 timer i døgnet med LED-lys. Rødt, hvidt og blåt lys er de varianter fra naturligt lys, som planter bruger til at vokse. Grønt og infrarødt lys er til gengæld sorteret fra. For selvom det er meget vanskeligt for et insekt overhovedet at komme ind på den indendørs facilitet, er det dét lys, som insekter bruger til henholdsvis at navigere og formere sig.
Alligevel er der filtre på alle ventilationssystemer, mens personale og besøgende er iført dragter og hårnet og skal skylle fodtøjet i flere forskellige bade, inden de kan træde ind på området. Skulle et insekt alligevel have fundet vej ind, har det altså på grund af lysspektret ikke nogen synderlig levetid, og derfor er pesticider også helt unødvendige i produktionen.
LED-lyset er nu ikke konstant. Aerofarms justerer nemlig intensitet og frekvens tilpasset den enkelte plantetype og dens modningsstadium. Forskellig påvirkning af lys kan ifølge Marc Oshima stresse planten til at vokse hurtigere eller tage en helt bestemt form:
»Vi kan lave en meget mere effektiv fotosyntese indendørs end udendørs. Med lyset kan vi gøre planten mere rød eller mere grøn. Vi kan endda ændre plantens form og densitet. Med andre ord kan vi tage et frø fra marken og få en hel række forskellige produkter ud af det,« fortæller han.
Med ingeniører som landmænd
Aerofarms ser hver høst som en mulighed for læring og udvikling og ikke mindst for at skrue på den snart meget avancerede vækst-algoritme, som virksomheden har udviklet:
»Idéen er, at vi forstår samspillet mellem omgivelserne og plantens behov, og ved hjælp af data kan vi tilpasse input præcis til, hvad planten har brug for i de givne omgivelser. Vi kalder gerne os selv for plantehviskere,« siger Marc Oshima lettere stolt.
Aerofarms team inkluderer mekaniske ingeniører, elektriske ingeniører, industrielle ingeniører, biologiske ingeniører, PLC ingeniører og softwareingeniører. Til at optimere lys-delen har Aerofarms for to år siden fået tidligere teknologichef fra den børsnoterede LED-virksomhed Energy Focus Inc. med på holdet. Også diætister er ansat til at se på, hvordan planternes næringsindhold oversættes til næringsværdi for os mennesker.
Big data sætter Aerofarms foran konkurrenter
De mange millioner datapunkter fra snart et helt årtis høst gør ifølge Marc Oshima Aerofarms absolut førende i forhold til at kunne fremstille planterne, præcist som de ønsker dem, når man sammenligner med andre kommercielle vertical farms som bl.a. Green Sense Farms, Green Spirit Farms, FarmedHere og Spread:
»Vi er flere år foran vores konkurrenter i forhold til at forstå og optimere planterne på grund af den vores data. Vi kan for eksempel se, at vores produkter har en meget høj næringsværdi i forhold til andre fødevarer, og vi er i stand til at ramme den høje værdi konsistent,« fortæller han.
Aerofarms udvikler specifikke produktbeskrivelser sammen med deres kunder og går derefter i gang med at skrue på algoritmen for at ramme det ønskede produkt. Tager man deres rucola i munden, nærmest eksploderer den. Vandgræsset er sprødt og knaser som popcorn, og deres sennepsgrønt river virkelig i næsen som skarp sennep.
Ikke hygge-urban-farming
Aerofarms ambition er at kunne levere næringsrige friske fødevarer lokalt i storbyerne. Til en konkurrencedygtig pris vel at mærke. Kilde: https://aerofarms.comFakta om Aerofarms
»Jeg bliver nogle gange spurgt, om vi er gartneriernes Tesla. Men det ønsker vi absolut ikke at være. Vi vil hellere være en Tata - én indisk bybil, du kan købe for 1500 dollars. Vi vil selvfølgeligt gerne sige, at vi har den bedste teknologi, men vores mål er at sælge til masserne,« siger Marc Oshima og fortsætter:
»Det er en fin, romantisk ide at bringe lokale fødevarer ind til byen. Men mange af disse urban farming-initiativer undervurderer fuldstændigt omkostningerne til pakning og distribution. Vi er nødt til at producere i storskala, hvis det skal give økonomisk mening.«
Aerofarms har ifølge Marc Oshima næsten fuldt automatiseret deres høst og pakkeproces. Og når den nyeste fabrik i Newark, den i det gamle stållager, er oppe at køre på fuld produktion, forventes den at producere flere tusind tons grønt om året. Samtidig har Aerofarms flere væksthuse i støbeskeen både i USA og andre regioner.
Stort potentiale i storbyer, men strømforsyning er en udfordring
På Aarhus Universitet har man også forsket i dyrkning af planter med LED-lys. Professor i anvendt plantefysiologi Carl-Otto Ottosen ser et stort potentiale for teknologien, men mener, at der stadig er en central udfordring i forhold til elektricitet:
»Særligt i Kina og Japan, som har mega-storbyer, hvor jorden er forurenet, er der et stort potentiale. Og her er jo også kunder, som vil betale for produkterne. Udfordringen er nemlig først og fremmest, at der er tale om en dyr teknologi. Dyrkning med kunstig belysning mange timer i døgnet bruger meget elektricitet,« siger Carl-Otto Ottosen, og tilføjer:
»En anden meget konkret udfordring er, at i mange storbyer, især de fattigere, er strømforsyningen ikke særlig stabil. Så med mindre væksthuset bliver selvforsynende med for eksempel solceller, så er der en stor risiko for, at produktionen kan gå galt specielt med dyrkning i luft.«
Stadig et stykke vej til at brødføde verden
Siden 1999 er konceptet bag “the vertical farm” for alvor blevet udviklet af Dickson D. Despommier, der er professor i mikrobiologi ved Columbia University i New York og forfatter til bogen The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century. Hans idé er at maksimere plantedensitet i byerne for dermed at frigive jordareal tilbage til oprindelig natur og opnå økosystemtjenester.
»Når vi på et tidspunkt formår at lave hyper-tætte fødevareproduktionsfaciliteter i byen eller bare udenfor byen, vil det være en absolut game changer,« siger Despommier.
Despommier argumenterer for at dyrke i skyskrabere, men anerkender også Aerofarms og andre for at have formået at dyrke i mange flere lag end et almindeligt gartneri. Og ikke mindst for, med en reel kommerciel forretning, at have gjort vertical farming til en realitet.
Hos Aerofarms har planterne en vækstcyklus på 14-16 dage, der høstes hele året, og produkterne kan samtidig sælges til en pris, der lige knapt kan konkurrere med tilsvarende økologiske varer (128 gram for 28 kroner).
Udover bladgrønt og krydderurter kan der med samme teknologi i princippet dyrkes både agurker, tomater, kål og rodfrugter. Men den økonomiske fordel forsvinder ganske enkelt for afgrøder, der tager længere tid at dyrke, særligt når energiforbruget bliver taget i betragtning. Tomater tager eksempelvis 9 uger at dyrke, fra man sår, til planten sætter blomst, og er derfor ikke rentable for en virksomhed som Aerofarms.
At brødføde verden med tungere afgrøder dyrket i vertikale landbrug har altså stadig lange udsigter.
