Aqu @teach: استدامة المزارع الحضرية الداخلية التجارية

ويُنظر على نطاق واسع إلى تزويد سكان الحضر بالأغذية المزروعة محلياً على أنه بديل أكثر كفاءة في استخدام الموارد لسلسلة الإمداد التقليدية باستخدام الأغذية المزروعة في المناطق المحيطة بالمدن أو المناطق الريفية النائية. وتُصوَّر الزراعة الداخلية الخالية من التربة في المناطق الحضرية على أنها حل مستدام بشكل خاص، عن طريق خفض الأميال الغذائية، والتقليل إلى أدنى حد من استخدام الأراضي واستهلاك المياه، وتحسين الغلة. ومع ذلك، ولضمان ظروف النمو المثلى للمحاصيل، تعتمد المزارع التي تسيطر عليها جميعها على التحكم الاصطناعي في الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة ودورات المياه، ومن ثم يمكن أن تكون كثيفة الطاقة بدرجة عالية، تبعا للظروف المناخية المحلية والخصائص المحددة للمبنى المضيف. ول ذلك ينبغي موازنة انبعاثات الكربون في المزارع الحضرية بعناية مقابل الانبعاثات التي يحتمل أن تنخفض, مثل الانبعاثات الناجمة عن نقل الأغذية من المزارع الريفية و شبه الحضرية. و ينبغي أيضا تقييم التكاليف الاقتصادية المرتفعة لل مزارع الحضرية, سواء من حيث الهياكل الأساسية أو التكاليف التشغيلية, بعناية قبل الاضطلاع بمثل هذا المشروع.

الاستدامة البيئية

فالزراعة الحضرية العالية الغلة، التي تقع داخل المدينة وبالتالي أقرب إلى المستهلك، غالباً ما يُزعم أن لها بصمة كربونية أقل من الإنتاج الغذائي الريفي، وذلك بقطع مسافات النقل (‘الأميال الغذائية’). غير أن إنتاج المحاصيل في بيئات خاضعة للرقابة يمكن أن يكون شديد الكثافة في استهلاك الطاقة، حسب الظروف المناخية المحلية وتصنيف المزارع الحضرية، مما يمكن أن يؤدي إلى تفاقم آثاره البيئية إلى حد كبير. ويعتمد صافي البصمة الكربونية على الانبعاثات الناجمة عن استخدام الطاقة في تشغيل المزارع مقابل الانبعاثات المتجنبة المتصلة بسلسلة الإمداد الحالية، بما في ذلك الطاقة التشغيلية للمزارع الموردة للإنتاج، والطاقة المستخدمة في نقله. ويمكن توضيح ذلك من خلال مثالين من مناطق مناخية مختلفة جدا في أوروبا. عندما تتعلق إمكانات الاحترار العالمي (GWP) بالمياه والنقل والطاقة التشغيلية لثلاثة سيناريوهات زراعية حضرية ذات تقنية عالية في البرتغال - وهي عبارة عن دفيئة على السطح من البولي كربونات، ومزرعة عمودية بها نوافذ ومناور في الطابق العلوي من المبنى، ومزرعة رأسية مبهمة تماما مع عدم وجود تغلغل الضوء الطبيعي في الطابق الأرضي من مبنى - مع القدرة على إحداث الاحترار العالمي لسلسلة الإمداد الحالية للطماطم (البندورة)، ومع مزرعة حضرية افتراضية منخفضة التقنية غير مشروطة على السطح، كانت المزرعة العمودية في الطابق العلوي والبيوت المحمية على السطح أفضل أداء بيئي شامل، على التوالي خفض انبعاثات غازات الدفيئة بمقدار النصف و الثلث مقارنة بسلسلة الإمداد الحالية لل طماطم (Benis et al. 2017). وتؤكد هذه النتائج نتائج تقييم دورة حياة الدفيئة على السطح في برشلونة (سانيي - منغوال * وآخرون 2013؛ سانييه - منغوال * وآخرون 2015a. وعلى النقيض من ذلك، وجد Theurl et al. 2013 أن إنتاج الطماطم في الدفيئات الساخنة في النمسا أدى إلى ضعف انبعاثات غازات الدفيئة مقارنة بسلسلة توريد الطماطم المستوردة من إسبانيا وإيطاليا. ولذلك، من الضروري ألا يغيب عن الأذهان أنه في حين يُزعم أن الزراعة الحضرية مستدامة لقطع مسافات النقل، فإن هذه المرافق الكثيفة الطاقة قد لا تكون ملائمة لكل موقع، لأن الأول لا يعوض باستمرار عن هذا الأخير.

ومع ذلك، يمكن تعزيز الأداء البيئي للزراعة المتكاملة في المباني عن طريق اقتران تدفقات الممارسات الزراعية - الحرارة والمياه وثاني_أكسيد الكربون - مع تدفقات المبنى المضيف، وعن طريق تحسين كفاءة النظام إلى أقصى حد من خلال تنفيذ التكييف السلبي مثل العزل الحراري، والتهوية الطبيعية، والتبريد التبخر، واستخدام التكنولوجيات عالية الكفاءة في استخدام الطاقة، مثل الإضاءة LED.

الاستدامة الاقتصادية

ويتعين تقييم الجدوى الاقتصادية للمزارع التجارية في السياقات الحضرية مع مراعاة ارتفاع النفقات الرأسمالية - مقارنة بالمزارع الريفية التقليدية - التي ترتبط ارتباطا جوهريا بموقعها الحضري. وفي سياق التحضر السريع، يكون الحيز الحضري شحيحا ومطمعا للغاية، والحاجة الأساسية التي تسعى البلديات عموما إلى تلبيتها هي الإسكان بدلا من إنتاج الأغذية، الذي يدفع بدلا من ذلك إلى أبعد من المراكز الحضرية. وفي حين يتعين على النظم الزراعية المتكاملة على السطح أن تتنافس مع التكنولوجيات الأخرى المتكاملة على السطح مثل الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو الطاقة الشمسية الحرارية، فإن النظم الداخلية تتنافس مع الاستخدامات الحضرية الأخرى التي عادة ما تكون أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية من الزراعة، مثل الوظائف السكنية أو التجارية. مثل هذه المنافسة العالية على قطع الأراضي والمباني الحضرية يجعل العقارات أكثر تكلفة من أي وقت مضى (بينيس & فيراو 2018).

وفي جميع أنحاء العالم، ترتفع أسعار الأراضي عموما في المناطق الحضرية. والى جانب الايجارات المرتفعة، تعد الزراعة الحضرية التجارية ذات التكنولوجيا العالية صناعة كثيفة رأس المال حيث انها تنطوي على تكييف المبنى المضيف للزراعة وفقا للوائح البلدية المحلية وقوانين البناء. وقد حُدِّد هذا القيد الحضري باعتباره أحد الحواجز الرئيسية التي تحول دون التنفيذ الواسع النطاق لقانون البحار (Cerón-Palma et al. 2012). و ستتوقف فعالية تكلفة المزرعة الحضرية على تصنيفها. تحتاج مصانع النباتات إلى 10٪ فقط من مساحة الأرض مقارنة مع الدفيئات للحصول على نفس الإنتاجة/متر مربع، ويمكن بسهولة بناؤها في أي مبنى مهجور. في حين أن التكاليف الرأسمالية مرتفعة¹ - حوالي 15٪ أكبر من الدفيئة - الإنتاجية السنوية حوالي 3000 رأس خس/متر مربع/سنة، وهو ما يعادل 15 مرة من الاحتباس الحراري (حوالي 200 رأس خس/متر مربع/سنة). وبالتالي فإن التكلفة الأولية لكل وحدة طاقة إنتاج مصنع هي تقريبا نفس تكلفة الدفيئة، على الرغم من أن هذا التقدير الخام ويختلف باختلاف العديد من العوامل (Kozai et al. 2016).

بالإضافة إلى تكاليف استثمارية مرتفعة، غالباً ما تؤدي أنظمة الزراعة التجارية ذات التقنية العالية إلى تكاليف تشغيل كبيرة بسبب ارتفاع احتياجاتها من الطاقة (Thomaier et al. 2015). وعلاوة على ذلك، ففي حين أن المزارع الريفية تستفيد عادة من المياه المدعومة والطاقة لأغراض الزراعة، يتعين على المزارع الواقعة في المناطق الحضرية أن تدفع التكاليف الحضرية لإمدادات المياه والطاقة، التي تنطبق وفقا لتقسيم المناطق. إذا كانت المزرعة تقع في منطقة سكنية، فإن التكاليف ستكون أعلى مما لو كانت موجودة في منطقة تجارية (Benis & Ferrão 2018).

وتختلف تكاليف الإنتاج (اليد العاملة، والكهرباء، والاستهلاك، وغيرها) حول العالم. ففي اليابان، على سبيل المثال، تكون تكاليف مكونات مصانع المصانع، في المتوسط، 25-30٪ للعمالة، و25-30٪ للكهرباء، و25-35٪ للاستهلاك، و20٪ لتكاليف الإنتاج الأخرى (إيجار الأراضي، والبذور، والمياه، واستبدال المصابيح، والسلع المكتبية، ومواد التعبئة، وتكاليف التسليم، وما إلى ذلك). و تكاليف اليد العاملة مرتفعة جدا لأن معظم المصانع صغيرة الحجم, ول ذلك يتعين إجراء عمليات المناولة يدويا. وتشير التقديرات إلى أن مصنع مكون من 15 طبقة بمساحة أرضية تبلغ 1 هكتار يحتاج إلى أكثر من 300 موظف متفرغ. وبالمقارنة، فإن معظم عمليات المناولة في مجمع دفيئة بمساحة أرضية تبلغ 10 هكتارات أو أكثر تتم بشكل آلي، وبالتالي تحتاج فقط إلى عدد قليل من الموظفين لكل هكتار (Kozai et al. 2016).

¹ حوالي 4000/متر مربع في عام 2014 (Kozai et al. 2016)

و يبين الجدول 1 عملية تحويل الطاقة في غرفة استزراع في مصنع يتسم بالكفاءة في استخدام الطاقة. الطاقة الكهربائية الثابتة كطاقة كيميائية في الجزء القابل للبيع من النباتات هي 1-2٪. يتم تحويل الطاقة الكهربائية المتبقية إلى طاقة حرارية في غرفة الثقافة، وبالتالي فإن تكلفة التدفئة لمصنع مصنع معزول حراريا هو صفر. في إدارة تكاليف إنتاج المصنع، تعتبر النسبة المئوية لوزن الجزء الصالح للأكل أو القابل للاستخدام من المصنع إلى إجمالي وزن النبات مؤشرًا مهمًا لتحسين أداء التكلفة. وبما أن الطاقة الكهربائية تستهلك لإنتاج الجذور، إذا كانت الجذور غير قابلة للبيع، يجب تقليل كتلة الجذر دون المساس بنمو الجزء الجوي من النبات.

الجدول 1: تحويل الطاقة في مصنع (من Kozai et al. 2016)

يمكن تخفيض تكلفة الكهرباء عن طريق (1) استخدام مصابيح LED متقدمة لتحسين عامل التحويل من الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الخفيفة؛ (2) تحسين نظام الإضاءة باستخدام عاكسات مصممة بشكل جيد لزيادة نسبة الطاقة الخفيفة المنبعثة من المصابيح إلى تلك التي تمتصها أوراق النبات؛ (3) تحسين جودة الضوء إلى تعزيز النمو ونوعية النباتات؛ (4) التحكم على النحو الأمثل في درجة الحرارة، وتركيز ثاني_أكسيد الكربون، ومحلول المغذيات، والرطوبة، وعوامل أخرى؛ (5) زيادة النسبة المئوية للجزء القابل للبيع من النباتات عن طريق تحسين طريقة الاستزراع واختيار الأصناف (Kozai et al. 2016).

ويمكن أيضا تخفيض تكاليف الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية. فالمصانع الحضرية في المباني القائمة بذاتها، مثل المستودعات والمصانع السابقة، لديها إمكانيات لتوليد الكهرباء الخاصة بها أكثر من تلك الموجودة في المباني التي تشكل جزءا من مصفوفة حضرية كثيفة. تعتمد كمية الطاقة المطلوبة لتشغيل مصانع المصانع القائمة بذاتها على أبعاد المبنى. عندما يحتل المبنى مساحة أكبر، تزداد متطلبات الإضاءة والمياه، ولكن كذلك كمية الطاقة المتاحة عن طريق الألواح الشمسية على السطح، ومن المحتمل أن تكون الواجهة. ومن الواضح أن كمية الطاقة التي يمكن توليدها بواسطة الألواح الشمسية تعتمد على الموقع الجغرافي لمصنع المصنع.

يبلغ صافي استهلاك المياه للري في مصنع مصنع حوالي 2٪ من استهلاك الدفيئة، لأن حوالي 95٪ من بخار الماء الناشئ من أوراق النبات يتم تكثيفه في لوحة التبريد (المبخر) لمكيفات الهواء كماء سائل، يتم جمعها ثم إعادتها إلى المغذيات خزان الحل بعد التعقيم. كما يتم إرجاع محلول المغذيات المستنزفة من أسرة الاستزراع إلى خزان محلول المغذيات بعد التعقيم. وبالتالي فإن كمية المياه التي تحتاج إلى إضافتها إلى الخزان تساوي كمية المياه التي تحتفظ بها النباتات المحصودة، والكمية التي تهرب من الخارج كبخار ماء من خلال فجوات الهواء. وبالمثل، فإن كمية المغذيات التي تضاف تساوي كمية العناصر الغذائية التي تمتصها النباتات المحصودة. وبالتالي فإن كفاءة استخدام المياه والمغذيات تزيد عن 0.95 و 0.90 على التوالي (Kozai et al. 2016).

الزراعة الحضرية والاقتصاد الدائري

ويعد الاقتصاد الدائرى حاليا أحد أكثر المصطلحات التي نوقشت بين علماء الاقتصاد البيئي، وهو محور تركيز استراتيجية الاتحاد الأوروبي لأفق 2020. والعنصر الأساسي الذي يحدده هو «الاستخدام التصالحي» للموارد: فبدلاً من أن تصبح نفايات يتم التخلص منها، يعاد تدوير المواد الخام وإعادة استخدامها (Geisendorf & Pietrulla 2018). وتتيح الزراعة الحضرية إمكانيات مختلفة لاتباع هذا النهج، وهو أفضل مثال على ذلك النبات. في عام 2010، استحوذت المؤسسة الاجتماعية Bubbly Dynamics LLC على مصنع سابق لتغليف اللحوم في شيكاغو ووضعت خطة لاستخدام المبنى كمساحة لاحتضان الأعمال الغذائية والزراعة، وبالتالي إعادة الوظائف التي تشتد الحاجة إليها إلى مجتمع غير مستثمر في ‘الغذاء الصحراء’ تفتقر إلى خيارات الطعام الصحي. ويضم المرفق 8686 م² حاليا أكثر من اثني عشر شركة تجارية صغيرة، بما في ذلك مزارع داخلية وخارجية، ومصانع كومبوتشا وبيرة، ومخبز، وموزع للجبن، ومحمص القهوة، وغير ذلك من منتجي الأغذية وموزعيها. واعتبارا من أوائل عام 2018، كان هناك ما يقرب من 85 وظيفة موظف بدوام كامل في المرفق. لا يزال المصنع قيد الإنشاء، وقد تم تأجيره بنسبة 70٪ تقريبًا؛ ومن المتوقع الإشغال الكامل في عام 2019.

تأسست «ذا بلانت» على نموذج لإغلاق حلقات النفايات والموارد والطاقة، وتعمل على إظهار ما يبدو عليه الإنتاج الغذائي الحضري المستدام حقا. إن الهضم اللاهوائي المخطط له هو سمة رئيسية، حيث أنه مصمم لحل العديد من القضايا الحرجة عن طريق إعادة استخدام ما يعتبر تقليديا «نفايات» من أجل خلق العديد من النواتج القيمة. وسوف تكون النفايات من المبنى جزءا ضئيلا من حجم النفايات التي يعالجها الهضم، ومع ذلك فإن الهضم سوف يثبت أنه حتى شركات إنتاج الأغذية، التي عادة ما تكون كثيفة النفايات والطاقة، يمكن أن تعمل بشكل مستدام عن طريق إغلاق حلقات النفايات. الشكل 8 هو رسم تخطيطي مفاهيمي لمختلف العمليات المتوقعة في المصنع عند الإشغال الكامل.

الشكل 8: دورات النفايات (الخضراء) والطاقة/الغاز (البرتقالي) في ذا بلانت، شيكاغو

*حقوق الطبع والنشر © شركاء مشروع Aqu @teach. Aqu @teach هي شراكة استراتيجية إيراسموس في التعليم العالي (2017-2020) بقيادة جامعة غرينتش، بالتعاون مع جامعة زيوريخ للعلوم التطبيقية (سويسرا)، والجامعة التقنية في مدريد (إسبانيا)، وجامعة ليوبليانا ومركز ناكلو التقني الحيوي (سلوفينيا) . *