Aqu @teach: Uendelevu wa mashamba ya ndani ya kibiashara ya ndani

Kusambaza wakazi wa miji na chakula kilichopandwa ndani hutazamwa sana kama mbadala inayofaa zaidi ya rasilimali kwa mnyororo wa kawaida wa ugavi kwa kutumia chakula kilichopandwa katika maeneo ya miji-mi Ukulima wa ndani, usio na udongo katika maeneo ya miji huonyeshwa kama suluhisho endelevu hasa, kwa kupunguza maili ya chakula, kupunguza matumizi ya ardhi na matumizi ya maji, na kuboresha mavuno. Hata hivyo, ili kuhakikisha hali bora ya kukua kwa mazao, mashamba yaliyodhibitiwa na mazingira yote yanategemea udhibiti wa bandia wa mzunguko wa mwanga, joto, unyevu na maji, na kwa hiyo inaweza kuwa yenye nguvu ya nishati, kulingana na mazingira ya hali ya hewa ya ndani na sifa maalum za jengo la jeshi. Kwa hiyo uzalishaji wa kaboni wa mashamba ya miji unapaswa kupimwa kwa makini dhidi ya uzalishaji wa uwezekano wa kupunguzwa, kama vile wale kutoka kwa kusafirisha chakula kutoka mashamba ya vijiumbe na ya miji. Gharama za kiuchumi za mashamba ya miji, kwa upande wa miundombinu na gharama za uendeshaji, pia zinahitaji kupimwa kwa makini kabla ya kufanya mradi huo.

Uendelevu wa mazingira

Iko ndani ya mji na kwa hiyo karibu na walaji, kilimo kikubwa cha mavuno mikubwa mara nyingi hudaiwa kuwa na alama ya chini ya kaboni kuliko uzalishaji wa chakula vijiwani, kwa kukata umbali wa usafiri (‘milo ya chakula’). Hata hivyo, kulingana na mazingira ya hali ya hewa ya ndani na typolojia ya mashamba ya miji, uzalishaji wa mazao katika mazingira yaliyodhibitiwa pia inaweza kuwa yenye nguvu ya nishati, ambayo inaweza kuzidisha athari zake za mazingira. Nguvu ya kaboni ya kaboni inategemea uzalishaji unaosababishwa na matumizi ya nishati kwa ajili ya uendeshaji wa kilimo dhidi ya uzalishaji wa kuepukwa kuhusiana na mlolongo wa usambazaji uliopo, ikiwa ni pamoja na nishati ya uendeshaji ya mashamba yanayotumia mazao, na nishati inayotumika katika kusafirisha. Hii inaweza kuonyeshwa na mifano miwili kutoka maeneo tofauti ya hali ya hewa huko Ulaya. Wakati Uwezo wa Kuwaka joto Duniani (GWP) ukihusiana na maji, usafirishaji na nishati ya uendeshaji wa matukio matatu ya kilimo cha miji ya hi-tech nchini Ureno — chafu cha paa la polycarbonate, shamba la wima lenye madirisha na vituo vya juu kwenye ghorofa ya juu ya jengo, na shamba lenye wima la opaque lisilo na kupenya kwa mwanga wa asili kwenye ghorofa ya chini ya jengo — walikuwa ikilinganishwa na GWP ya sasa ya ugavi kwa nyanya, na kwa nadharia ya chini tech unconditioned paa ya miji mashamba, sakafu ya juu wima shamba na paa chafu alikuwa bora kwa ujumla utendaji wa mazingira, kwa mtiririko huo kukata uzalishaji wa gesi ya chafu kwa nusu na kwa theluthi ikilinganishwa na mlolongo wa usambazaji uliopo kwa nyanya (Benis et al. 2017). Matokeo haya yanathibitisha matokeo ya tathmini ya mzunguko wa maisha ya chafu ya paa huko Barcelona (Sanyé-Mengual et al. 2013; Sané-Mengual et al. 2015a). Kwa upande mwingine, Theurl et al. 2013 iligundua kuwa uzalishaji wa nyanya katika greenhouses yenye joto nchini Austria ilizalisha mara mbili uzalishaji wa gesi ya chafu ikilinganishwa na ugavi wa nyanya zilizoagizwa kutoka Hispania na Italia. Kwa hiyo, ni muhimu kukumbuka kwamba wakati kilimo cha miji kinadaiwa kuwa endelevu kwa kukata umbali wa usafiri, vifaa vile vya nguvu vya nishati haviwezi kuwa sahihi kwa kila eneo, kwa kuwa zamani haifanyi mara kwa mara mwisho.

Hata hivyo, utendaji wa mazingira wa Kilimo cha Ujengaji-Integrated unaweza uwezekano wa kuimarishwa kwa mtiririko wa mazoea ya kilimo - joto, maji, CO₂ — na mtiririko wa jengo la jeshi, na kwa kuboresha ufanisi wa mfumo kupitia utekelezaji wa hali ya passiv mbinu, kama vile insulation ya mafuta, uingizaji hewa wa asili, baridi ya uvukizi, na matumizi ya teknolojia yenye ufanisi wa nishati, kama vile taa za LED.

Uendelevu wa kiuchumi

Uwezekano wa kiuchumi wa mashamba ya kibiashara katika mazingira ya miji unapaswa kutathminiwa kwa kuzingatia matumizi ya juu ya mji mkuu - kwa kulinganisha na mashamba ya kawaida ya vijijiji-ambayo yanahusiana na eneo lao la miji. Katika muktadha wa miji ya haraka, nafasi ya miji ni chache na inatamani sana, na haja ya msingi ambayo kwa ujumla inatakiwa kutimizwa na manispaa ni makazi badala ya uzalishaji wa chakula, ambayo badala yake inasukumwa zaidi na zaidi mbali na vituo vya miji. Wakati mifumo ya kilimo inayounganishwa na paa inapaswa kushindana na teknolojia nyingine zinazojumuishwa paa kama vile photovoltaics ya jua au joto la jua, mifumo ya ndani inashindana na matumizi mengine ya miji ambayo kwa kawaida huvutia kiuchumi kuliko kilimo, kama kazi za makazi au za kibiashara. Ushindani mkubwa wa viwanja na majengo ya miji hufanya mali isiyohamishika kuwa ghali zaidi (Benis & Ferrão 2018).

Kote ulimwenguni, bei ya ardhi kwa ujumla ni ya juu katika maeneo ya miji. Mbali na kodi zilizoinuliwa, kilimo cha miji cha juu cha biashara ni sekta ya mji mkuu, kwani inahusisha mabadiliko ya jengo la jeshi kwa kilimo, kwa mujibu wa kanuni za manispaa za mitaa na kanuni za ujenzi. Kikwazo hiki cha miji kilitambuliwa kama mojawapo ya vikwazo vikubwa vya utekelezaji mkubwa wa BIA (Cerón-Palma et al. 2012). Ufanisi wa gharama ya shamba la miji utategemea typolojia yake. Viwanda vya kupanda vinahitaji 10% tu ya eneo la ardhi ikilinganishwa na greenhouses kwa kupata uzalishaji sawa/m², na inaweza kujengwa kwa urahisi katika jengo lolote lililotumiwa. Wakati gharama za mji mkuu ni za juu¹ — karibu 15% kubwa kuliko ile ya chafu — uzalishaji wa kila mwaka ni kuhusu vichwa vya lettuce 3000 m²/mwaka, ambayo ni mara 15 ile ya chafu (vichwa vya lettuce 200/m²/mwaka). Hivyo gharama ya awali kwa uwezo wa uzalishaji wa kitengo cha kiwanda cha mmea ni zaidi au chini sawa na ile ya chafu, ingawa makadirio haya ni mabaya na hutofautiana na mambo mengi (Kozai et al. 2016).

Mbali na kuhusisha gharama kubwa za uwekezaji, mifumo ya kilimo cha juu cha biashara mara nyingi husababisha gharama kubwa za uendeshaji kutokana na mahitaji yao ya nishati yaliyoinuliwa (Thomaier et al. 2015). Zaidi ya hayo, ambapo mashamba ya vijiwani kwa kawaida yanafaidika na maji yenye ruzuku na nishati kwa kilimo, mashamba yaliyo katika maeneo ya miji yanapaswa kulipa gharama za miji za maji na nishati, zinazotumika kulingana na ugawaji. Ikiwa shamba liko katika eneo la makazi, basi gharama zitakuwa kubwa zaidi kuliko ikiwa iko katika eneo la kibiashara (Benis & Ferrão 2018).

Gharama za uzalishaji (kazi, umeme, uchakavu, na wengine) hutofautiana duniani kote. Japani, kwa mfano, gharama za sehemu za viwanda vya mimea ni, kwa wastani, 25 -30% kwa kazi, 25 -30% kwa umeme, 25 -35% kwa kushuka kwa thamani, na 20% kwa gharama nyingine za uzalishaji (kodi ya ardhi, mbegu, maji, uingizwaji wa taa, bidhaa za ofisi, vifaa vya kufunga, gharama za utoaji, nk). Gharama za kazi ni za juu sana kwa sababu viwanda vingi vya mimea ni vidogo, na shughuli za utunzaji kwa hiyo zinapaswa kufanyika kwa manually. Inakadiriwa kuwa kiwanda cha mmea wa 15 na eneo la sakafu la ha 1 inahitaji wafanyakazi zaidi ya 300 wa wakati wote. Kwa kulinganisha, shughuli nyingi za utunzaji katika tata ya chafu na eneo la sakafu la ha 10 au zaidi ni automatiska, na hivyo wanahitaji wafanyakazi wachache tu kwa hekta (Kozai et al. 2016).

¹ kuhusu US$4000/m² mwaka 2014 (Kozai et al. 2016)

Jedwali 1 linaonyesha mchakato wa uongofu wa nishati katika chumba cha utamaduni cha kiwanda cha mmea wa nishati. Nishati ya umeme iliyowekwa kama nishati ya kemikali katika sehemu inayouzwa ya mimea ni 1 -2%. Nishati iliyobaki ya umeme inabadilishwa kuwa nishati ya joto katika chumba cha utamaduni, hivyo gharama ya joto ya kiwanda cha mmea wa thermally vizuri ni sifuri. Katika usimamizi wa gharama za uzalishaji wa kiwanda, asilimia ya uzito wa sehemu ya chakula au inayoweza kutumika ya mmea kwa uzito wa mmea jumla ni index muhimu ya kuboresha utendaji wa gharama. Kwa kuwa nishati ya umeme hutumiwa kuzalisha mizizi, ikiwa mizizi haiwezi kuuzwa, molekuli ya mizizi inapaswa kupunguzwa bila kuacha ukuaji wa sehemu ya angani ya mmea.

Jedwali 1: uongofu wa nishati katika kiwanda cha mmea (kutoka Kozai et al. 2016)

Gharama ya umeme inaweza kupunguzwa kwa (1) kutumia LED za juu ili kuboresha sababu ya uongofu kutoka kwa umeme hadi nishati ya mwanga; (2) kuboresha mfumo wa taa na kutafakari vizuri iliyoundwa ili kuongeza uwiano wa nishati ya mwanga iliyotolewa na taa kwa ile iliyoingizwa na majani ya mimea; (3) kuboresha ubora wa mwanga kuongeza ukuaji na ubora wa mimea; (4) optimalt kudhibiti joto, CO₂ mkusanyiko, ufumbuzi madini, unyevu, na mambo mengine; na (5) kuongeza asilimia ya sehemu inayouzwa ya mimea kwa kuboresha njia ya utamaduni na uteuzi wa kilimo (Kozai et al. 2016).

Gharama za umeme pia zinaweza kupunguzwa kwa kutumia paneli za jua. Viwanda vya mimea ya miijini katika majengo ya bure, kama vile maghala ya zamani na viwanda, vina uwezekano zaidi wa kuzalisha umeme wao wenyewe kuliko yale yaliyo katika majengo ambayo ni sehemu ya tumbo kubwa ya miji. Kiasi cha nishati kinachohitajika kuimarisha viwanda vya mimea ya bure ni sawa na vipimo vya jengo hilo. Wakati jengo linachukua eneo kubwa, mahitaji ya taa na maji yanaongezeka, lakini pia kiasi cha nishati kinachopatikana kupitia paneli za jua juu ya paa na, uwezekano, facade. Kiasi cha nguvu ambacho kinaweza kuzalishwa na paneli za jua ni wazi inategemea eneo la kijiografia la kiwanda cha mmea.

Matumizi ya maji ya wavu kwa ajili ya umwagiliaji katika kiwanda cha mimea ni karibu 2% ya ile ya chafu, kwa sababu karibu 95% ya mvuke wa maji kutoka kwenye majani ya mmea hupunguzwa kwenye jopo la baridi (evaporator) ya viyoyozi vya hewa kama maji ya kioevu, ambayo hukusanywa na kisha kurudi kwenye virutubisho tank ufumbuzi baada ya sterilization. Ufumbuzi wa virutubisho kutoka vitanda vya utamaduni pia unarudi kwenye tank ya ufumbuzi wa virutubisho baada ya kuzaa. Hivyo kiasi cha maji kinachohitaji kuongezwa kwenye tangi ni sawa na kiasi cha maji kinachotunzwa na mimea iliyovunwa, na kiasi kinachotoroka nje kama mvuke wa maji kupitia mapungufu ya hewa. Vilevile, kiasi cha virutubisho ambacho kinaongezwa ni sawa na kiasi cha virutubisho kinachotumiwa na mimea iliyovunwa. Hivyo ufanisi wa matumizi ya maji na virutubisho ni zaidi ya 0.95 na 0.90 mtawalia (Kozai et al. 2016).

Kilimo Mijini na uchumi wa mviringo

Uchumi wa mviringo kwa sasa ni mojawapo ya masharti yaliyojadiliwa zaidi kati ya wanasayansi wa kiuchumi wa mazingira na ni lengo la mkakati wa Umoja wa Ulaya Horizon 2020. Kipengele chake cha kufafanua msingi ni ‘matumizi ya restorativ’ ya rasilimali: badala ya kuwa taka zilizoachwa, malighafi hutengenezwa tena na kutumika tena (Geisendorf & Pietrulla 2018). Kilimo cha miji hutoa uwezekano mbalimbali wa kukumbatia mbinu hii, ambayo ni bora mfano na The Plant. Mwaka 2010, biashara ya kijamii Bubbly Dynamics LLC ilipata mmea wa zamani wa nyama huko Chicago na kuendeleza mpango wa kutumia jengo kama nafasi ya kuingiza biashara za chakula na kilimo, na hivyo kuleta kazi nyingi zinazohitajika tena kwenye jumuiya iliyosababishwa katika ‘chakula jangwa ‘kukosa chaguzi chakula afya. Kituo cha 8686 m² kwa sasa kina nyumba zaidi ya biashara ndogo ndogo, ikiwa ni pamoja na mashamba ya ndani na nje, kombucha na bia ya bia, mkate, msambazaji wa jibini, roaster ya kahawa, na wazalishaji wengine wa chakula na wasambazaji. Kuanzia mapema 2018, kulikuwa na takriban 85 muda sawa nafasi za mfanyakazi kulingana na kituo hicho. Plant bado iko chini ya ujenzi na ni takriban 70% iliyokodishwa nje; umiliki kamili unatarajiwa mwaka 2019.

Ilianzishwa kwa mfano wa kufunga taka, rasilimali, na nishati loops, The Plant inafanya kazi kuonyesha nini kweli endelevu uzalishaji wa chakula miji inaonekana kama. Digester iliyopangwa ya anaerobic ni kipengele muhimu, kwani imeundwa kutatua masuala kadhaa muhimu kwa kutumia tena kile kinachochukuliwa kuwa ’taka’ ili kuunda matokeo kadhaa ya thamani. Taka kutoka jengo itakuwa sehemu ya kiasi cha taka kusindika na digester, lakini digester itaonyesha kwamba hata biashara za uzalishaji wa chakula, ambazo ni kawaida taka na nishati kubwa, zinaweza kufanya kazi kwa kudumu kwa kufunga loops taka. Kielelezo 8 ni mchoro wa dhana ya michakato mbalimbali kutarajia katika Plant katika umiliki kamili.

Kielelezo 8: Taka (kijani) na mizunguko ya nishati/gesi (machungwa) katika The Plant, Chicago

*Hakimiliki © Washirika wa Mradi wa Aqu @teach. Aqu @teach ni Ushirikiano wa Kimkakati wa Erasmus+katika Elimu ya Juu (2017-2020) unaongozwa na Chuo Kikuu cha Greenwich, kwa kushirikiana na Chuo Kikuu cha Zurich cha Sayansi Applied (Uswisi), Chuo Kikuu cha Ljubljana na Kituo cha Biotechnical Naklo (Slovenia) . *