Trong báo cáo về tình hình dân số thế giới của Liên Hợp Quốc (LHQ) năm 2019 thì dân số thế giới năm 2050 có thể đạt đến 9.7 tỷ người. Bởi vì quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa thì đất nông nghiệp đã bị thu hẹp 1/3 trong 40 năm qua. Và chúng ta không biết có bao nhiêu đất nông nghiệp sẽ bị thu hẹp bao nhiêu, chính vì vậy an ninh lương thực đang là vấn đề được cả thế giới quan tâm. Rất nhiều người tin tưởng rằng mô hình Vertical farming sẽ là giải pháp, vậy Vertical farming có những đặc điểm gì?

Vertical farming là trồng cây theo mô hình 3D thay vì 2D như trồng cây trên ruộng đồng hoặc trong nhà kính. Vertical farming có thể được thực hiện trong các tòa nhà cao tầng hoặc trong các container ở đó các lớp được xếp chồng lên nhau để tận dụng không gian.

Trong mô hình vertical farming công nghệ điều khiển môi trường nông nghiệp (CEA) được sử dụng để tạo môi trường phù hợp cho từng loại cây. Sử dụng IoT trong việc điều khiển thông minh các thông số như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm và không khí để gia tăng sản lượng, hoạt chất và tối ưu chi phí. Mục tiêu chính của mô hình vertical farming là tối đa sản lượng thực phẩm trên một đơn vị diện tích. Ngoài ra, mô hình vertical farming còn hứa hẹn cho việc giảm tải quá trình vận chuyển và bảo quản thực phẩm.

Ánh sáng đơn sắc được sử dụng để giảm năng lượng tiêu thụ và phù hợp với từng loại cây

Bốn khía cạnh cần biết về mô hình vertical farming là cách bố trí vật lý, ánh sáng, môi trường phát triển và tính bền vững của mô hình.

Thứ nhất, mục tiêu tối đa hóa sản lượng đầu ra của mô hình được giải quyết bằng trồng cây trên nhiều lớp trong một tòa tháp sự sống. Thứ hai, bằng việc kết hợp giữa tự nhiên và công nghệ để thu sáng như áp dụng rotating bed hoặc IoTs giúp cây trồng tối ưu hóa được quá trình thu sáng. Thứ ba, thay vì sử dụng đất làm môi trường thì thủy canh và khí canh được sử dụng. Ngoài ra, vỏ đậu phộng hoặc vỏ dừa thường dược sử dụng như là giá thể thay cho đất. Cuối cùng, trong mô hình vertical farming các công nghệ tiên tiến được áp dụng để cắt giảm các chi phí như lượng nước sử dụng, tiêu tốn năng lượng được giảm khi sử dụng ánh sáng đơn sắc phù hợp với từng loại cây.

Ưu điểm của mô hình

• Cung cấp một giải pháp cho nhu cầu thực phẩm ngày càng gia tăng
• Có thể cho phép cây trồng phát triển quanh năm mà không lệ thuộc vào khí hậu
• Sử dụng ít nước hơn rất nhiều
• Có thể cung cấp thực phẩm hữu cơ nhiều hơn
• Ít sử dụng hóa chất độc hại trong quá trình chăm sóc cây

Nhược điểm của mô hình

• Chi phí xây dựng ban đầu rất tốn kém và hiệu quả kinh tế của mô hình
• Đối với những cây trồng cần thụ phấn thì quá trình thụ phấn sẽ rất khó khăn hoặc tốn kém. Ở Israel ong được sử dụng để thụ phấn cho những trang trại trong nhà kính và nó rất khó khăn trong việc duy trì đàn ong bằng phương pháp ngủ đông.
• Chi phí cho lao động cao hơn vì cần những công nhân được đào tạo bài bản, có hiểu biết về công nghệ
• Nó phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ, và công nghệ phụ thuộc nhiều vào sự tiến bộ của khoa học. Ví dụ như hiệu quả sử dụng năng lượng của các đèn LED ánh sáng đơn sắc cao nhất hiện này tầm 40% tức là 60% năng lượng vẫn chưa có hiệu quả, giá thành của thiết bị đèn LED phụ thuộc nhiều vào ngành vật liệu,…. Hoặc chi phí cho các sensor hiện nay cũng là rất cao,…
• Khi trồng cây trong nhà, điện là rất quan trọng nếu mất điện trong thời gian kéo dài thì toàn bộ cây trồng có thể chết.