تعتمد المدن بشكل كبير على الغذاء المستورد للبقاء، سواء كان مصدره المناطق الريفية المحيطة بها أو من دول أخرى تبعد مئات أو حتى آلاف الأميال.
في الحالة الأخيرة، يتطلب ذلك تعبئة وحفظ ونقل الأغذية الطازجة بطريقة تحافظ على جودتها وتجعلها تصل إلى وجهتها النهائية دون تلف وبحالة جيدة. لكن حقيقة يمكن تجنيب المدن استثمار ضخم في العمالة والطاقة إذا كانت قادرة على زراعة طعامها بنفسها.
ولكن، مع ارتفاع أسعار العقارات، كيف يمكنها تحقيق ذلك؟
يمكن تحقيق ذلك من خلال تطبيق نظام الزراعة العمودية. فالزراعة العمودية بالفعل ثورة زراعية لا تزال في مهدها، لكن إمكانياتها المستقبلية مذهلة حقًا. دعونا نكتشف معًا لماذا.
ما هو مفهوم الزراعة العمودية؟
الزراعة العمودية، كما يوحي اسمها، هي شكل من أشكال الزراعة المصممة خصيصًا لتسهيل الإنتاج الزراعي داخل هياكل عمودية مثل المباني. في إطار الزراعة العمودية واسعة النطاق، يتم الاعتماد عادةً على سلسلة من الأسطح المكدسة رأسيًا والتي يمكن دمجها – وإن لم يكن دائمًا – داخل المباني القائمة، مثل مباني المكاتب.
يمكن أيضًا إنشاؤها داخل مستودعات معاد استخدامها، أو حاويات شحن مستعملة، أو صوبات زجاجية، أو مبان أخرى غير ملائمة عمومًا للزراعة واسعة النطاق. ولا تقتصر إبداعات الزراعة العمودية على المزارع الضخمة. بل مكننا حتى إنشاء نسخ منزلية مصغّرة بتكلفة زهيدة جدًا، سواء في منازلنا أو حدائقنا الخاصة.
مقال ذو صلة: الزراعة على سطح القمر لأول مرة
لهذا السبب، يمكن ممارسة الزراعة العمودية في أماكن تفتقر تقليديًا إلى المساحات المفتوحة الشاسعة اللازمة لزراعة المحاصيل – مثل المناطق الحضرية المكتظة بالسكان.
الزراعة العمودية أكثر استدامة؟
يمكننا القول إن الزراعة العمودية أكثر استدامة لعدة أسباب. على سبيل المثال، تعتبر التوفير الهائل في استخدام المياه ميزة رئيسية للزراعة العمودية. فبفضل تقنيات مثل الزراعة بدون تربة وإعادة تدوير المياه، يمكنها أن تستهلك ما يصل إلى 95% أقل من المياه مقارنة بالزراعة التقليدية. وهذا يجعلها خيارًا مثاليًا في المناطق التي تعاني من شح المياه.
اضافة الى ذلك، تشغل هذه الزراعة مساحة أقل ولها تأثير ضئيل أو معدوم على التربة الطبيعية المحلية (باستثناء سطح الأرض أسفلها مباشرةً). وفقًا لمعهد الزراعة العمودية، ينتج كل متر مربع (10.76 قدم مربع) من مساحة الأرضية المخصصة للزراعة العمودية نفس كمية محاصيل الخضروات تقريبًا مثل 50 مترًا مربعًا (538 قدمًا مربعًا) من الأراضي الزراعية التقليدية.
الى جانب ذلك، يمكن تشغيل المزارع العمودية دون استخدام المبيدات الحشرية والأعشاب الضارة التي يُحتمل أن تكون ضارة جدًا بالبيئة. ونظرًا للظروف المسيطر عليها التي توفرها المزارع العمودية، عادةً ما يكون من الممكن أيضًا زراعة المحاصيل على مدار العام.
بشكل عام يعوَّل على المزارع العمودية أيضًا كحلٍ فعال للظاهرة الحضرية التي تُسمى “صحاري الغذاء”. يشير هذا المصطلح إلى المناطق ذات الكثافة السكانية العالية والتي تفتقر إلى إمكانية الوصول إلى الأغذية الطازجة مثل الفواكه والخضروات. علاوة على ذلك، ونظرًا لإمكانية بنائها على مساحة صغيرة (أو داخل هياكل قائمة)، يمكن للمزارع العمودية تحسين سهولة الوصول إلى الأغذية الطازجة، والتي لن تحتاج إلى الشحن من المزارع البعيدة.
كيف تعمل الزراعة العمودية؟
تتخذ المزارع العمودية أشكالًا متعددة، تمتد وتتنوع من رفوف خشبية متعاقبة على بحيرات حدائقية صغيرة إلى مستودعات وصوب زجاجية قادرة على إنتاج ما يكفي من الغذاء لتغذية مجتمعات بأكملها. بالإضافة إلى إمكانية إقامة تلك المزارع داخل هياكل معادّة مثل ناطحات السحاب.
توجد أنواع مُتخصصة تتضمن أبراجًا مصممة خصيصًا مع أكواب نباتية متراكبة، مثل تلك التي تقوم بها شركة Eden Green Technology. أما المزارع العمودية الأكبر المُصممة لهذا الغرض، غالبًا ما تستخدم أنظمة زراعية مائية للمساعدة في التحكم في المناخ الداخلي على مدار السنة.
لا تقتصر إمكانية التحكم في المزارع العمودية على المساحة فحسب، بل تشمل أيضًا جوانب أخرى مهمة لنمو النباتات، مثل التحكم الآلي في درجة الحرارة والضوء والرطوبة، مما يضمن تحقيق بيئة مثالية لنمو صحي وتوفير إنتاج وفير.
هناك العديد من الأمثلة الأخرى، وسنتناول بعضًا من أبرزها بإيجاز.
كيفية البدء في الزراعة العمودية
ان كنت تريد الاستثمار في المزارع العمودية أو إنشاء واحدة خاصة لك فأمامك عدة أبواب ولكن اختيار الطريق الأنسب يعتمد على طموحاتك. فمثلا، لعشاق الاكتفاء الذاتي ونمط الحياة البسيط، يمكن إنشاء مزارع عمودية منزلية بسيطة باستخدام منصات خشبية مستعملة أو حلول مخصصة أخرى.
فيما يلي بعض الأمثلة على المزارع العمودية في جميع أنحاء العالم:
1. الزراعة المائية – زراعة النباتات بدون تربة
مقال ذو صلة: الأشجار اليوم أكبر مما كانت عليه قبل 30 عامًا بسبب ثاني أكسيد الكربون
الزراعة المائية: في هذه الطريقة يتم الاستغناء عن التربة واستبدالها بمحلول مغذّي يمنح الجذور كل ما تحتاجه لتنمو وتزدهر. تكمن فكرة الزراعة المائية في استبدال تربة الزراعة التقليدية “بمحلول سحري” قابل للتدوير غني بالعناصر الغذائية، حيث تنمو النباتات وتزدهر مباشرةً في هذا الوسط المغذي.
2. الزراعة الهوائية – زراعة النباتات بدون تربة وكمية قليلة من الماء
jعود جذور هذه التقنية إلى أوائل القرن العشرين، إلا أنّ ناسا هي من صقلها في التسعينيات أثناء البحث عن طرق فعالة لزراعة النباتات في الفضاء. في الزراعة الهوائية، تُزرع البذور أو الشتلات في قطع صغيرة من الإسفنج المحشوّة في أكوابٍ خفيفة الوزن. فيما تُعرّض البذور للضوء من جهة والضباب المغذي من الجهة الأخرى. ويتم استخدام الإسفنج لتثبيت الساق وجذور النبات أثناء النمو.
كما تُعد الزراعة الهوائية من أكثر أساليب الزراعة العمودية كفاءةً في استهلاك المياه، إذ تستهلك أقل من 90% مقارنةً بأفضل أنظمة الزراعة المائية.
وبما أن العناصر الغذائية تذوب في الماء، يكون بالإمكان إعادة تدويرها واستخدامها مرارًا وتكرارًا. فيما لاحظ الباحثون أيضًا أن النباتات المزروعة بطريقة الزراعة الهوائية تميل إلى امتصاص كميات أكبر من الفيتامينات والمعادن. مما قد يجعل قيمتها الغذائية أعلى.
بالإضافة لهذا، فإن التعرض لأكسجين إضافي في الزراعة الهوائية يُسهم أيضًا في تحفيز نمو النباتات بشكل أسرع.
مقال ذو صلة: كيف نمنع فقدان التنوع البيولوجي؟وماهي مسبباته؟
3. الأكوابونيك هي نظام زراعة تكاملي يجمع بين تربية الأحياء المائية والزراعة المائية
الأكوابونيك هي تقنية أخرى تُستخدم في المزارع العمودية. في هذا النظام، يتم الاعتماد على تربية الأسماك في مساقٍ مائيةٍ داخلية، لتنتج فضلات غنية بالعناصر الغذائية، والتي تستخدمها النباتات المزروعة كمصدر للغذاء.
وفي المقابل، تقوم النباتات بتنقية وترشيح مياه النفايات، والتي يتم إعادة تدويرها مباشرةً إلى المساق المائية حيث تعيش الأسماك.
وإلى جانب الأسماك والنباتات، تلعب الكائنات الدقيقة دورًا حيويًا في تحويل فضلات الأسماك إلى عناصر غذائية مفيدة للنباتات.
4. Lokal – زراعة الطعام في الموقع
إلى جانب التقنيات المذهلة التي تعرفنا عليها، نلقي الضوء الآن على ابتكار مذهل: نظام Lokal للزراعة العمودية.
هذا النظام متميز بطابعه المتنقل، فهو أشبه بـ مزرعة “فجائية”، يمكنك إنشائها واستخدامها بسهولة أينما ذهبت. تم ابتكار وتطوير هذه التقنية من قبل مختبر “Space 10” وهو مركز الإبداع لدى شركة IKEA. هدفه تسهيل إمكانية زراعة الغذاء الطازج في أي مكان تقريبًا. في نظام Lokal، تنمو المحاصيل بطريقة الزراعة المائية، حيث تعتمد بشكل أساسي على الإضاءة الصناعية (مثل مصابيح LED) بدلاً من ضوء الشمس الطبيعي.
وفقًا لمصممي Lokal، تسمح تقنيتهم للنباتات بالنمو ثلاثة أضعاف سرعة حدائق الخضروات التقليدية. في النموذج التجريبي، تم بناء بوفيه للسلطات أمام المزرعة بحيث يمكن تقديم الطعام مباشرةً بعد حصاده.
أما في المستقبل، يأمل مطورو Lokal إلى دمج الحساسات والآلات المبرمجة في النظام، مما يسمح له بالاتصال بالـمُساعدات الذكية المنزلية، مثل Google Home، والتحكم فيه من خلالها.
مقال ذو صلة: أقدم الأشجار في العالم
5. إيروفارمز – ابتكار الزراعة العمودية الذكية
شركة إيروفارمز، التي تأسست عام 2004، لفتت الأنظار في مجال الزراعة العمودية. باستخدام تقنية زراعية هوائية متطوّرة. حيث تمزج الشركة بين البصمة الوراثية والهندسة وضمان سلامة الأغذية وعلم البيانات والتغذية لتطوير منتجاتها.
وفقًا لشركة إيروفارمز، “مزارعنا التجارية جاهزة للإنتاج على مدار العام، بغض النظر عن الموسم أو الطقس. وقد استطعنا زراعة أكثر من 550 نوعًا مختلفًا من النباتات، بما في ذلك الخضروات الورقية التُّوت والطماطم والمزيد.”
تسعى إيروفارمز إلى إحداث تغيير جذري في منظومة الزراعة من خلال بناء وإنشاء مزارع صديقة للبيئة. كما تعمل الشركة على إنشاء مزارعها حول العالم لتوفير إنتاج محلي للغذاء يتميز بالقيمة الغذائية العالية والسلامة والاستدامة والمذاق الشهي.
6. مباني نباتية – عمارة توفر الطعام لسكانها
بلانتسكاييب هي شركة سويدية رائدة في مجال الغذاء التقني. حيث قدّمت حلًا مبتكرًا يسمح لمكاتب العمل وغيرها من المباني الشاهقة بالمشاركة في زراعة الغذاء للمساعدة في إطعام ساكنيها. بمعنى آخر، يعتمد نظام بلانتسكايب جزئيًا على مفهوم البيوت الزجاجية العمودية الذي ابتكره آكي أولسون – والذي حصلوا على حقوق الملكية الفكرية له في عام 2008.
طوّر أولسون نظامًا لنقل الصناديق الزراعية من الأرض إلى سقف البيوت الزجاجية العمودية بشكلٍ تدريجي، وهو ما قلّل الحاجة إلى الإضاءة الاصطناعية بشكلٍ كبير. بحيث يمكننا اعتماد هذا النظام في المباني الجديدة وحتى تعديله ليلائم المباني القائمة
فيما تعمل الشركة حاليًا على عرض نظام الزراعة العمودية المبتكر في مبنى مخصص لهذا الغرض في لينشوبينج، السويد. آملين أن يوفّر هذا المشروع طعامًا صحيًا يكفي لأكثر من 5000 شخص. كما يتميز بمستوى عالٍ من الأتمتة، حيث ستُستخدم تقنيات متطورة في صيانة النباتات وحصادها، مما يساهم في خفض التكاليف بشكل كبير.
علاوةً على ذلك، ستتم مراقبة كل شيء بدءًا من أشعة الشمس ودرجة الحرارة والتغذية وحتى جودة الهواء من خلال أنظمة مستقلّة وذاتية التحكم. وفي حال تحققت الآمال المرجوة من هذا المفهوم، ينوي عدد من الدول، كسنغافورة وهونغ كونغ والولايات المتحدة وغيرها، اعتماد هذه التقنيات هي الأخرى.
7. VertiCrop هي تقنية زراعية مستدامة مصممة للاستخدام في المناطق الحضرية
فيريتي كروب هي تقنية زراعية مُبتكرة وحائزة على براءة اختراع. كما نالت لقب واحد من “أعظم اختراعات العالم” في مجلة تايم عام 2009. تمّ تصنيم هذه التقنية الفريدة لتمكين زراعة الغذاء بشكل طبيعي في قلب المدن النابضة بالحياة، حتى في ظل المساحات المحدودة.
تعتمد ابتكارية الزراعة الرأسية هذه على صواني معلقة فريدة من نوعها تتحرك على نظام نقّال. بحيث توفّر فيريتي كروب إضاءة مثالية طبيعية وصناعية بالإضافة إلى المغذيات المقاسة بدقة لكل نبتة.
أبرز ما يميز هذه التقنية، كونها تنتج ما يصل إلى عشرين ضعفًا من المحاصيل مقارنةً بالزراعة التقليدية، بينما تستخدم فقط 8٪ من المياه.
مقال ذو صلة: غابات الأمازون المطيرة هل تتحول إلى سافانا عشبية؟
8. المزارع النموذجية: إنتاج نباتات طازجة في أي مكان بالعالم تقريباً
ابتكرت شركة ModularFarms حلاً زراعيًا عموديًا مبتكرًا يدعى “مزارع ModularFarms”. وهو عبارة عن نظام داخلي بالكامل يتميز بإمكانية إنتاج نباتات صحية وطازجة في أي مناخ تقريبًا وفي أي مكان بالعالم. يمكننا تخيّل القدرة على زراعة الخضروات والأعشاب في قلب صحراء قاحلة أو على أسطح ناطحات السحاب الصاخبة.
ليس هذا فحسب، بل توفر هذه التقنية أيضًا مستوىً من التخصيص يمنحها إمكانيات تطبيق لا حصر لها. وبفضل بنائها من وحدات قابلة للتجميع (modular)، يمكن توسيع نطاق هذه الحلول الزراعية الرأسية بسرعة مع تنويع أنواع المحاصيل التي يمكن زراعتها فيها.
ويعتمد نظام الزراعة الرأسية الخاص بهم على حاويات فولاذية مصممة خصيصًا لهذا الغرض (ليس حاويات شحن عادية) والتي يمكن تركيبها لتكملة المزارع القائمة. أو في المجتمعات المحلية المعزولة أو المراكز الحضرية المكتظة بالسكان.
9. أنظمة الزراعة المكعبة: الجيل القادم من الزراعة المستدامة
تبرز تقنية “CubicFarms” كابتكار متميز في عالم الزراعة الرأسية، حيث تعتمد على نظام آلي بالكامل يتحكم بالبيئة الزراعية. تتميز هذه التقنية باستخدام صواني زراعية خاصة تتحرك بشكل حرف “V”، لتضمن وصول كمية مثالية من الضوء لجميع جوانب النبات وتعزز نموه بشكل كبير.
فيما يعتمد هذا النظام على مفهوم الزراعة الهيدروبونية مع إضافة أنظمة متطورة للتحكم بالمياه والمغذيات والإضاءة والبيئة، حيث تتوفر جميعها داخل حاويات فولاذية مصممة خصيصًا لهذا الغرض. تتم صناعة كل حاوية من CubicFarms لتلبي احتياجات العملاء المحددة وتصل شبه جاهزة للاستخدام، مما يقلل وقت التجهيز ويسهل عملية البدء.
مقال ذو صلة: جبالاً من السكر في المحيط داخل الأعشاب البحرية
10. ZipGrow – الزراعة العمودية للمزارع الحديث
تُقدم شركة ZipGrow نظامًا زراعيًا مبتكرًا يجمع بين تقنيات الزراعة الرأسية والبيوت الزجاجية والهيدروبونية. مما يوفر تكلفة منخفضة وعائدًا مرتفعًا.
يعتمد نظام ZipGrow على نظام رفوف خاص مزوّد بإضاءة صناعية ونظام إعادة تدوير للمياه. هذا بدوره يسمح بتوفير ما يصل إلى 95% من المياه المستخدمة في الزراعة التقليدية.
تُمكّن حلول ZipGrow عملائها – من المزارعين المحترفين إلى هواة الزراعة المنزلية – من إنتاجٍ زراعيٍ مستمرٍ على مدار العام، وذلك بفضل مرونتها وتقنيتها المتطورة.
11. مزارع Bowery – ربما تكون المزرعة التجارية الداخلية الأكثر تطورًا تكنولوجيًا في العالم
تثير شركة Bowery ضجة كبيرة في عالم الزراعة الرأسية باستخدامها تقنية الزراعة الهيدروبونية. لأن تطبيقها يسمح بإنتاج ما يصل إلى 100 ضعف كمية المحاصيل مقارنةً بالزراعة التقليدية في نفس المساحة.
كما يعتمد نظام Bowery على مصابيح LED وظروف هواء محكمة بدقة لتوفير “التوازن المثالي من المغذيات والضوء والأكسجين وثاني أكسيد الكربون” للنباتات. بالإضافة الى اعتماد تقنية Bowery أيضًا على نظام دائري لإعادة تدوير وتنقية المياه لتزويد النباتات بالأكسجين وخفض استهلاك المياه بشكل كبير.
12. Skyfarm – برج زراعي عمودي يعمل بطاقة الرياح
المكتب المعماري الشهير Rogers Stirk Harbour and Partners من لندن طوّر تصاميم لمفهوم جديد ومثير للاهتمام للزراعة الرأسية يُسمى Skyfarm. الفكرة هي بناء برج زراعي على شكل مكافئ زائدي (hyperboloid) باستخدام تقنيات زراعية مختلفة. بما في ذلك الزراعة المائية (aquaponics) وطرق الزراعة التقليدية القائمة على التربة. وذلك بهدف إنتاج المحاصيل داخل المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية أو بمكان تقلّ مساحة الأراضي المتاحة فيه.
بالنسبة للهيكل، سيتم بناء Skyfarm جزئيًا من الخيزران لإنشاء إطار دائري صلب مع تكثيف أشعة الشمس باتجاه البرج. وبذلك يوفّر البرج بيئة مناسبة لنمو المحاصيل والأسماك معًا من خلال نظام متكامل. حيث تتغذى المحاصيل على العناصر الغذائية الموجودة في مياه الأسماك، بينما تعمل النباتات كمرشحات تحافظ على صحة الأسماك وبيئتها.
بينما يضمّ الجزء السفلي من البرج مساحات لسوق ومطعم، مما يساهم في نشر الوعي بين الجمهور ويسمح لهم بالاستمتاع بثمار هذا المشروع المبتكر. في المستوى التالي، توجد خزانات شفافة ضخمة الحجم تحتوي على مياه عذبة لتربية الأسماك مثل البلطي والباس والكوار. وفوق ذلك، ستُزرع النباتات باستخدام نظام الزراعة المائية.
أما في الطوابق التي تعلو مستوى الزراعة المائية، سيتم زراعة النباتات باستخدام الزراعة الهوائية. والتي تعتمد فقط على رذاذ الماء دون تربة. وأخيرًا، سيحتوي الجزء العلوي من البرج على خزانات مياه وتوربينات لتشغيل النظام بأكمله.
في اختصار، يمثّل برج Skyfarm هذا بالتأكيد نموذجًا لحلٍ مستدام يهدف لزراعة مُنتجات زراعية ذات عمر تخزين قصير على مدار العام مع سهولة الوصول لسكان المناطق الحضرية.
13. Sky Greens – أول مزرعة رأسية تعمل بالطاقة الهيدروليكية في العالم
قامت شركة سكاي غرينز في سنغافورة بتطوير نظام زراعي رأسي ملفت وقد يكون أول مزرعة هيدروليكية منخفضة الكربون في العالم. من خلال هذ التقنية يتم زراعة الخضروات في أحواض زراعة خاصة، مثبتة على هياكل ألمنيوم على شكل حرف A، والتي تدور باستمرار طوال اليوم.
يمكن أن يصل ارتفاع هذه الهياكل إلى 9 أمتار. بينما يحتوي كل منها على 38 مستوى من أحواض الزراعة. وكل منها قادر على استيعاب وسائط نمو مختلفة مثل التربة أو الزراعة المائية.
تحصل النباتات في الجزء السفلي على المياه، بينما تستقبل ضوء الشمس في الجزء العلوي. وذلك مع جركة دورانية لجميع المزروعات باستمرار طوال اليوم. ويعتقد المصممون أن هذا النهج يقلل إلى حد كبير من استخدام المياه والأراضي والطاقة مقارنة بطرق الزراعة التقليدية.
في هذه الحالة، يتميز نظام سكاي غرينز في قدرته على إنتاج محصول أكبر بعشرة أضعاف مقارنة بالمزارع التقليدية. بينما يتم الاعتماد على هذه التقنية حاليًا لزراعة مجموعة متنوعة من الخضروات الآسيوية. لكن من الناحية النظرية يمكن استخدامه لزراعة جميع أنواع الفواكه والخضروات.
في النهاية، مع تزايد عدد سكان المدن، يزداد الضغط لتوفير غذاء طازج وعالي الجودة بالقرب من نقاط الاستهلاك. وهنا يأتي الدور على مثل هذه الحلول (الزراعة الرأسية) لتمثّل مستقبل الزراعة في العديد من الأماكن حول العالم.
