Nông nghiệp trên cao sẽ trở thành hiện thực?
Ý tưởng nông nghiệp trên tầng cao bây giờ là tổng thể cuộc chiến gây tranh cãi quyết liệt. Các kiến trúc sư và kỹ sư đã đề xuất các ý tưởng độc đáo cho các tòa nhà cao ngất ngưởng có thể hoạt động giống như những trung tâm cung cấp lương thực, thực phẩm trong tương lai.
Chẳng hạn như ở Thụy Điển, nước này đang lập kế hoạch xây dựng một tòa nhà cao 35,6m thành trang trại trồng rau xanh ở góc của mỗi tầng. Nhưng cho đến nay, việc vận hành hầu hết các khu vườn thẳng đứng trông như những nhà kính khổng lồ hơn là những ngọn tháp trong lòng thành phố. Nhiều người làm vườn chưa từng nghĩ nông trại trên tầng cao ở thành thị sẽ cho ra đời những giống nông sản có chất lượng như nông sản trồng theo cách truyền thống.
"Xét từ quan điểm năng lượng thì ý tưởng xây dựng một tòa nhà cao chọc trời và biến nó trở thành tổ hợp nông trang liên kết theo chiều dọc hoàn toàn phi lý", ông Cary Mitchell, chuyên gia nông nghiệp thuộc Đại học Purdue, người có kinh nghiệm làm nông nghiệp trên cao đã hơn 20 năm đưa ra quan điểm của mình. Ông Mitchell cho rằng, tương lai của nông nghiệp trên tầng cao không nằm ở thành phố có những tòa nhà cao chót vót, mà là ở các nhà kho lớn ở ngoại thành, vì nơi đó giá bất động sản và điện rẻ hơn nhiều so với nội thành.
Ánh sáng là thử thách lớn nhất
Vâng, đúng thế, thay cho những nhà kính đang trở nên già cỗi được thắp sáng bằng bóng đèn huỳnh quang, ông Mitchell cho rằng các xí nghiệp sản xuất nông lương có thể sẽ trở thành những "ngôi nhà màu hồng", phát ra ánh sáng màu hồng tía tỏa rạng do sự phối trộn giữa màu xanh và đỏ của các bóng đèn LED.
Ánh sáng là một bài toán vô cùng hóc búa đối với nông nghiệp trên cao. Khi bạn trồng các giống cây ở trên mỗi tầng cao khác nhau, những tầng ở trên phủ bóng xuống những tầng ở dưới. Cách duy nhất để trồng cây khắp tòa nhà là phải bổ sung ánh sáng nhân tạo, hình thức này đắt về mặt tài chính lẫn môi trường.
Những trang trại trên cao có thể rất tiết kiệm năng lượng, Mitchell cho biết, bằng cách chỉ trồng cây vào các luống trồng (hay còn gọi là bước sóng) có đủ ánh sáng mà cây cần nhất: ánh sáng xanh và đỏ.
"20 năm trước, khoa học đã chứng minh rằng bạn chỉ có thể trồng rau diếp nhờ ánh sáng đỏ. Nếu bạn thêm vào một ít ánh sáng xanh, rau diếp sẽ mọc nhanh hơn", Mitchell kể câu chuyện làm nông nghiệp bằng ánh sáng nhân tạo cách đây đã 20 năm.
Cơ chế quang hợp của thực vật được điều chỉnh để hấp thụ ánh sáng đỏ và xanh hiệu quả hơn. Các cây hấp thu một chút các sắc tố khác nhau vào lá để ăn nhập với các bước sóng khác, nhưng những bước sóng sáng màu xanh và đỏ được hợp thành một luồng sáng lớn cung cấp ánh sáng cần thiết để cây phát triển.
Vậy, vì sao phải dùng các đèn LED? Nói chung, các bóng đèn LED rất tiết kiệm năng lượng, nhưng không như những bóng đèn sợi đốt dùng trong nhà kính truyền thống, bóng đèn LED có thể được điều chỉnh tới các bước sóng chính xác. Một lợi thế nữa trong việc sử dụng các đèn LED ở các nhà kính cho “công việc đồng áng trên tầng cao” là vì những ánh sáng này dịu mát hơn, bạn có thể di chuyển ánh sáng gần những thân cây, thậm chí cả những cây đã được trồng ổn định và chúng có thể tiết kiệm năng lượng.
Mới đây, Mitchell và nhóm sinh viên vừa tốt nghiệp của ông đã thiết kế một tòa tháp đầy ánh sáng cao 9 foot và trồng khoai tây trên đó. Ông Mitchell giải thích cách làm của mình: "Khi cây cao lớn hơn, chúng tôi sẽ bật các tấm ánh sáng lên cao hơn. Mất khoảng 2 tháng trước khi toàn bộ các tấm sáng được bật lên".
Nông nghiệp trên cao trong "nhà hồng" rất tiết kiệm năng lượng
Theo kết quả báo cáo vào đầu năm nay, Mitchell và nhóm nghiên cứu của ông cho biết, công suất tiêu thụ năng lượng ở các tòa tháp đã giảm 75%.
Hiện tại, các thí nghiệm đang sử dụng những bóng đèn LED được chuyên biệt hóa để cung cấp ánh sáng tự nhiên, chứ không phải thay thế loại ánh sáng này. Nhưng khi dùng ánh sáng LED nhiều hơn và có hiệu quả hơn, các nhà trồng trọt có thể bỏ hẳn ánh sáng tự nhiên và phát triển mùa màng hoàn toàn diễn ra trong những phòng kín bưng, ở nơi đó các phòng được bảo vệ tránh khỏi sự thay đổi nhiệt độ hoặc vật gây hại?
Đó chính xác là những gì mà ông Barry Holtz, hiện công tác tại Viện Sinh học Caliber đang thực hiện. Các nông trang của ông chưa từng hứng ánh sáng mặt trời trong ngày. Ông và công ty của ông đã xây dựng một "nhà máy sản xuất nông lương" rộng 13.935,456m2 ở Texas, Mỹ, cách biệt hoàn toàn với thế giới bên ngoài. Họ đã trồng 2,2 triệu giống cây, sắp đặt trong luống trồng cao 15,24m, toàn bộ khu vực bên dưới được chiếu sáng bởi các bóng đèn LED màu xanh và đỏ phát ra ánh màu đỏ tía.
"Thật tệ hại khi một phôtông bị lãng phí. Do đó chúng tôi đã phát triển những luồng ánh sáng này kết hợp chính xác nhu cầu quang hợp mà cây cối cần. Chúng tôi đã đạt được tỷ lệ tăng trưởng nhanh hơn khoảng 20% và tiết kiệm rất nhiều năng lượng".
Nông nghiệp truyền thống vẫn chiếm ưu thế?
Ông Holtz đang trồng một loài thực vật trông như thuốc lá để sản xuất các loại thuốc và vắc-xin mới (kháng sinh chủng ngừa bệnh). Ngôi nhà màu hồng khép kín cho ông sự kiểm soát chặt chẽ hơn đối với những cây trồng có giá trị cao, vì vậy, có thể ngăn chặn được bệnh tật và lây nhiễm.
Tuy nhiên, theo lời ông Holtz, hình thức làm vườn trong nhà này trước mắt sẽ không thể "lật đổ" được “ngai vàng” của nông nghiệp truyền thống. Bởi vì, sản phẩm nông nghiệp này vẫn còn rất đắt so với nhu cầu thực phẩm ngày càng tăng. "Chúng ta không thể cạnh trạnh với những nông dân trồng rau diếp khổng lồ. Nhưng đối với cây chuyên canh nhất định, nền kinh tế sẽ không quá ảm đạm".
Ông Holtz cho biết, ngôi nhà màu hồng thật sự khá hiệu quả khi nói đến (hiệu quả tiết kiệm) điện và nước, ông Holtz đưa ra bằng chứng như sau: "Chúng tôi đã làm một số phép tính và chúng tôi mất ít nước hơn trong một ngày so với một nhà hàng KFC, bởi vì chúng tôi tái sử dụng toàn bộ nguồn nước"
