Nastanek prvih civilizacij na območju rodovitnega polmeseca je močno prepleten z razvojem poljedelstva. Kultivacija užitnih rastlin je človeški vrsti omogočila, da se je iz nomadskih skupnosti lovcev in nabiralcev, ki so bili podvrženi muhastim silam narave, prelevila v vrsto, ki okolje spreminja v skladu s svojimi potrebami in željami.

Razvoj poljedelstva pred približno enajst tisoč leti označuje začetek dobe, ko smo ljudje začeli sistematično prilagajati delčke naravnega sveta, da bi zadostili svojim osnovnim biološkim potrebam. Da bi potešili lakoto, smo skozi tisočletni razvoj v polju kultivacije narave s pomočjo tehnoloških inovacij in razvoja znanosti uspeli močno spremeniti podobo zemeljskega površja. A čeprav se preprosta kamnita orodja naših daljnih prednikov močno razlikujejo od sodobne kmetijske mehanizacije ter smo s sofisticiranimi metodami genetskega inženirstva začeli spreminjati rastline na ravni celic, poljedelstvo še vedno sledi enakemu vzorcu: izkoplji luknjo, posadi seme, pognoji in zalij ga, odstrani plevel, poberi pridelek …

V današnji oddaji Znanstvene redakcije Radia Študent Frequenza della Scienza bomo zasadili motiko v zemljo, iz katere rastejo nove inovacije, ki želijo revolucionirati način pridelovanja hrane. Rdeča nit sledeče ure bo visokotehnološko gojenje hrane v urbanih območjih. Predstavili bomo koncept vertikalnih vrtov, ki se je razvil v kontekstu neprijetne resnice o podnebnih spremembah, porastu prebivalstva ter pospešeni urbanizaciji. Govor bo tudi o akvaponiki, sistemu, ki združuje pridelavo hrane in gojenje rib. Da bo razpravljanje o teh futurističnih idejah dobilo svojo težo, pa je najprej potrebno razumeti izzive in položaj sodobnega svetovnega kmetijstva.

Tehnološki in znanstveni razvoj kmetijstva v dvajsetem stoletju je z zeleno revolucijo na čelu povzročil, da hrana ni več dejavnik, ki omejuje rast človeške populacije. Zadostna količina hrane ter napredki v medicini so omogočili, da si danes planet delimo z več kot 7 milijardami drugih posameznikov. Če združimo vse svetovne kmetijske površine, ki naj bi nahranile svetovno populacijo, te presegajo velikost Južne Amerike. Po podatkih Organizacije Združenih Narodov za prehrano in kmetijstvo naj bi bilo to dovolj, da nahranimo celotno svetovno prebivalstvo, a je na svetu kljub vsemu še vedno več kot 800 milijonov ljudi podhranjenih. Ta podatek bolj kot na pomanjkljivosti kmetijstva kaže na družbene neenakosti in s tem odpira vprašanja, ki so izven obsega današnje oddaje.

Četudi danes teoretično pridelamo dovolj hrane za vse, temu ne bo tako v prihodnosti. Po nekaterih predvidevanjih naj bi svetovna človeška populacija do sredine tega stoletja narasla na 10 milijard posameznikov. Če se ponovno poslužimo primerjave z Južno Ameriko, bi za hranjenje še 3 milijard Zemljanov potrebovali dodatno ozemlje v velikosti Brazilije. Ustvarjanje novih obdelovalnih površin bo povzročilo še večje pritiske na naravne ekosisteme ter predvsem na tropski deževni gozd, saj ta predstavlja eno izmed redkih neizkoriščenih območij s primernimi tlemi ter klimo za vzgojo kulturnih rastlin.

Odtis, ki ga kmetijstvo pušča v naravi, pa je ogromen že brez na stotine dodatnih milijonov lačnih ust, ki jih pričakujemo v prihodnosti. V svetovnem merilu na letni ravni kmetijski sektor porabi 70 odstotkov pitne vode, in sicer predvsem na račun namakanja. Hkrati velja za največjega onesnaževalca vode. Dodatna hranila, kot so dušik, fosfor in kalij, osnovni elementi gnojil ter raznovrstni strupi, ki se jih sodobno kmetijstvo poslužuje za obrambo svojega pridelka, se spirajo v podtalnico. Na ta način vstopajo v globalno kroženje vode ter slej ali prej končajo v naših rekah, jezerih in oceanih.

Med glavnimi naravnimi viri, ki omogočajo pridelavo hrane, lahko neposredno za sončno energijo ter vodo izpostavimo fosilna goriva. Ta so izrazito vezana na iznajdbo motorja z notranjim izgorevanjem, ki je omogočil razvoj kmetijske mehanizacije ter močno olajšal kmečka opravila, njihova uporabnost pri izdelavi gnojil pa je veliko pripomogla k zeleni revoluciji.

Vendar živimo v času, ko se zaloge tisočletja starih ostankov živih organizmov, ujetih v zemeljski skorji, manjšajo, njihovo zažiganje pa negativno vpliva na podnebje planeta Zemlje. Tako je odvisnost kmetijstva od fosilnih goriv postala težava. Organizacija Združenih narodov za prehrano in kmetijstvo v svojih poročilih navaja, da pridelava, predelava in transport hrane skupaj v ozračje spustijo 20 odstotkov vseh toplogrednih plinov ter porabijo 30 odstotkov vse proizvedene energije. Kot že omenjeno, v iskanju novih obdelovalnih površin kmetijski sektor močno posega v naravne ekosisteme in s tem močno pripomore k nižanju biotske pestrosti.  

Nič kaj spodbudne niso niti napovedi, ki jih globalne podnebne spremembe prinašajo v povezavi z ekstremnimi vremenskimi pojavi. Suše, poplave ter prezgodnje zmrzali pridelovalcem hrane po vsem svetu že vrsto let povzročajo preglavice. Izgube pridelka zaradi na primer sušnega poletja se na svetovnih trgih odražajo v povišanih cenah hrane. Prizadete države pa utrpijo ogromno ekonomsko škodo. Organizacija Združenih narodov za prehrano in kmetijstvo v obdobju med leti 2003 in 2013 ocenjuje zaradi naravnih katastrof nastalo gospodarsko škodo v poljedelstvu na 13 milijard ameriških dolarjev. Tako višanje svetovnih temperatur kot gladine morja pa zna popolnoma spremeniti zemljevid območij, primernih za gojenje posameznih kulturnih rastlin.

Vsemu navedenemu lahko dodamo še družbene trende urbanizacije, globalizacije ter potrošništva. Trenutno v urbanih območjih živi polovica svetovnega prebivalstva, po napovedih Združenih narodov pa naj bi ta odstotek iz leta v leto naraščal. Tako naj bi do sredine tega stoletja v mestih živelo že krepko čez šestdeset odstotkov ljudi. Levji delež za tak porast meščanov gre seveda pripisati naraščanju človeške populacije. Vendar k trendu predvsem v manj razvitih državah sveta precej pripomore tudi opuščanje kmetovanja zaradi okoljskih ali ekonomskih razlogov. V omenjenih delih sveta vse več ljudi opušča tradicionalne načine življenja in se s trebuhom za kruhom ter v upanju na lagodnejše življenje odpravlja v mesta.

Globalna trgovina s hrano je omogočila, da si posameznih ne glede na letni čas lahko privošči eksotično sadje in zelenjavo, po drugi strani pa lokalnim pridelovalcem ter malim kmetom tovrstna globalizacija predstavlja konkurenco, s katero ne morejo tekmovati. Na policah naših supermarketov se tako kot cenovno najbolj ugodni znajdejo čilski beluši ter južnoafriško grozdje, pridelki, katerih transport zahteva ogromno energije v obliki fosilnih goriv, ki poganjajo transportna sredstva. Za piko na i pa v bolj razvitih državah vlada potrošniška miselnost. Ljudje, ki imamo privilegij živeti v njih, brez obzira zavržemo tretjino vse pridelane hrane.

Predstavljeni okoljski, demografski in družbeni problemi odražajo nekatere izmed izzivov, s katerimi se spopadata  kmetijstvo ter širša družba enaindvajsetega stoletja. Številne znanstvenice in znanstveniki iz najrazličnejših strok se  zavzemajo za izboljšanje nastale situacije. Do novih znanstvenih odkritij ter tehnoloških inovacij prihaja v obsegu vse od nivoja molekule, na katerem z vse bolj natančnimi metodami odkrivamo in spreminjamo genski zapis kulturnih rastlin, pa do velikih tehnološko naprednih projektov okolju bolj prijaznega pridobivanja energije. A vendar se pri reševanju globalnih problemov ne smemo zanašati le na znanstvena odkritja, temveč so spremembe v smeri vzdržne prihodnosti odvisne tudi od družbenih odločitev. V polju pridelave hrane deluje nešteto družbenih gibanj, ki širšo javnost ozaveščajo o problemih sodobnega kmetijstva ter morebitnih rešitvah zanje. To so lahko lokalna vrtičkarska združenja ali pa radikalni okoljevarstveniki. S svojim delovanjem predstavljajo zgled in predstavljajo upanje za boljšo prihodnost.

Vpogled v morebitno prihodnost kmetijstva bo sledil glasbi. V drugem delu oddaje se bomo posvetili inovativnemu in visoko tehnološkemu načinu pridelovanja hrane v urbanih območjih. Načinu, ki prostrana polja zamenja s stolpnicami, zaradi česar se ga je prijelo ime vertikalno kmetijstvo.

Še vedno poslušate oddajo Znanstvene redakcije Radia Študent Frequenza Della Scienza, v kateri danes predstavljamo inovacije s področja pridelovanja hrane. V prvem delu oddaje smo predstavili izzive, s katerimi se spopada sodobno kmetijstvo. V sledečih minutah bomo stopili v smer predstavitve futurističnih idej, ki odmaknjene od praks konvencionalnega poljedelstva postavljajo nove temelje urbanega kmetijstva.

Ideja o vzgoji kulturnih rastlin, ki v zaprtem prostoru rastejo v vertikalnih slojih, se tako v znanstveni kot poljudni literaturi pojavlja že vse od sredine dvajsetega stoletja. Vendar vse do danes ni bila deležna širšega zanimanja in je bila omejena le na futuristične skice arhitektov ter teoretične razprave tehnoloških inovatorjev. Z vstopom v novo tisočletje pa je to idejo ponovno obudil in populariziral Dickson Despommier, profesor mikrobiologije ter zdravja okolja na Univerzi Columbia. S študenti je želel poiskati rešitev za številne okoljske probleme, povezane s kmetijstvom, ter obenem nasloviti trende urbanizacije ter rasti človeške populacije. Svojo vizijo za prihodnost kmetijstva je leta 2010 predstavil v knjigi The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century.

V zadnjem desetletju je ta ideja začela prejemati več pozornosti tudi v znanstvenih in podjetniških krogih. O vertikalnem kmetijstvu je za našo oddajo spregovoril profesor doktor Leo Marcelis, vodja katedre za hortikulturo in fiziologijo produktov na Univerzi v Wageningnu.

Izjava 

Tehnološki vidiki gojenja rastlin v vertikalnih vrtovih so podobni gojenju hrane v rastlinjakih, le da pri vertikalnem gojenju rastline še bolj izoliramo od zunanjih dejavnikov in tako ustvarimo pogoje, ki jih sami nadziramo. To pomeni, da je tak način pridelovanja hrane povsem neodvisen od danega podnebja. V tovrstnih rastlinskih farmah lahko tako za vsako rastlinsko vrsto ustvarimo okoljske pogoje, ki zagotavljajo kar največji pridelek. Katere rastline se trenutno najbolj obnesejo pri obravnavanem načinu pridelave, nam pove Leo Marcelis.

Izjava

Omenjeni visoki stroški pridelave pri vertikalnih farmah nastajajo predvsem na račun tehnologije ter porabe električne energije, ki jo pri tovrstnem gojenju uporabljamo. Ker rastline popolnoma iztrgamo iz zunanjega okolja, njihovo potrebo po sončni svetlobi, hranilih ter vodi nadomestimo z LED sijalkami in hidroponičnimi sistemi. Slednje že vrsto let na široko uporabljamo pri pridelavi hrane v rastlinjakih. Gojenje rastlin v vodnem mediju brez dodatne opore zemlje pa v primerjavi z različnimi namakalnimi tehnologijami močno zmanjša porabo vode, kot to pojasni Marcelis.

Izjava

Problem energetske učinkovitosti vertikalnih farm pa predstavlja njihova razsvetljava. Vzgoja rastlin, ki rastejo druga nad drugo, pomeni, da je lahko z naravno, sončno svetlobo obsijan le njihov najvišji del. Razvijalci takih sistemov eksperimentirajo z najrazličnejšimi materiali, ki bi lahko sončno svetlobo prepustili oziroma jo prek uporabe ogledal dovedli v notranjost tovrstnih farm. Kot druga možnost se ponuja uporaba povsem umetne razsvetljave, pri čemer se kot najbolj obetavna zaenkrat kaže LED tehnologija. LED svetilke so med vsemi možnostmi umetne razsvetljave namreč energetsko najmanj potratne, hkrati pa lahko z njimi ustvarimo razsvetljavo v tistem delu barvnega spektra, ki rastlinam najbolj odgovarja. Govorimo o rdeči in modri svetlobi. Marcelis.

Izjava 

Visoki stroški ter energetska potratnost prestavljajo največjo težavo vertikalnega kmetijstva. Kritiki tovrstnega načina pridelave hrane predvidevajo, da bi proizvodnja električne energije ter njen okoljski odtis pretehtala prednosti manjše porabe vode, umetnih gnojil ter pesticidov. Vseeno pa ameriški, evropski, kitajski ter japonski znanstveniki in znanstvenice pospešeno razvijajo predstavljeno tehnologijo ter s pomočjo privatnih podjetij že postavljajo prve prototipe vertikalnih farm. V nizozemskem mestu Dronten so v letošnjem letu začeli graditi prvo tovrstno komercialno farmo v Evropi.

Po nekaj taktih glasbe vam bomo predstavili zanimiv koncept gojenja rib in zelenjave v zaprtem sistemu, ki prav tako doživlja svoj preboj na trg.

Pozdravljeni v tisti del sredinih večerov na 89,3 MHz, ki jih lahko preživljate v družbi Znanstvene redakcije. V tokratni oddaji Frequenza della Scienza vam predstavljamo inovativne načine pridelovanje hrane. V zadnjem delu oddaje se bomo posvetili akvaponiki, načinu gojenja rib in zelenjave v enem zaprtem sistemu.

Na kratko bo akvaponiko predstavil Gašper Jeršin iz slovenskega podjetja Ponika, ki se ukvarja z raziskavami, razvojem ter prodajo tovrstnih sistemov.

Izjava

Pri akvaponiki gre torej za ustvarjanje nekakšnih preprostih umetnih ekosistemov, v katerih odpadki ene vrste predstavljajo hrano za drugo. Kot v primeru naravnih ekosistemov tudi pri akvaponiki pomembno vlogo igrajo bakterije. Te vršijo izjemno pomemben biokemijski proces nitrifikacije, ki je ključen za rast večine rastlin. V akvaponičnih bazenih bakterije razgradijo amonijak, ki je prisoten v ribjih iztrebkih, do nitritov in nato nitratov, ki rastlinam služijo kot vir dušika. Tako rastline neposredno iz vode prevzamejo spojine, ki bi bile v prevelikih koncentracijah za ribe škodljive, njim pa služijo kot vir osnovnih kemijskih elementov za nadaljnjo rast.

Predstavljen sistem je zanimiv predvsem iz vidika porabe vode, saj večino le-te v sistemu kroži, nadomeščati pa je potrebno le tisto, ki jo v procesu transpiracije, to je oddajanja vode skozi reže na površini listov, v okolje oddajo rastline. Kot v primeru vertikalnih vrtov so tudi akvaponični sistemi najbolj primerni za gojenje listnate zelenjave ter začimb. Med vrstami rib pa so zaželene talpije in krapi, predvsem zaradi njihove nezahtevnosti v smislu okoljskih pogojev ter hitre rasti.

Čeprav so akvaponični sistemi, kot jih poznamo danes, v svetu prisotni že od začetka osemdesetih let prejšnjega stoletja, na trg kot komercialno uspešen način pridelovanja hrane še niso prodrli. Največji projekt te vrste v Evropi je v nizozemskem mestu Haag vzpostavilo švicarsko podjetje UrbanFarmers. S skupno površino 1600 kvadratnih metrov v dveh nadstropjih zapuščene stolpnice tehnološkega mogotca Phillips ta projekt predstavlja največjo urbano kmetijo v Evropi. Ker se je odprl šele pred dobrim letom, je težko reči, če tržno usmerjena urbana akvaponika predstavlja le začasni hip-trend ali kaj bolj trajnega.

Naj omenimo, da teoretično akvaponiko lahko povežemo z vertikalnimi vrtovi in tako oba načina pridelave hrane združimo v enega. Prav tako jih je možno izvesti v različnih velikostih: od omare do stolpnice ter od sobnega akvarija do olimpijskega bazena. Ta lastnost jim omogoča, da so uporabni tako na ravni posameznih gospodinjstev kot tudi večjih in kompleksnih projektov.

Po vsem slišanem je smiselno razjasniti tudi, da v bližnji prihodnosti ne bomo doživeli nove zelene revolucije, ki bi večino pridelave hrane odtrgala od naravnih elementov in jo prestavila v velika mesta, kot nam to razloži Leo Marcelis.

Izjava

Kot omenjeno, bodo vertikalni vrtovi in akvaponični sistemi najverjetneje postavljeni ob bok že uveljavljenim načinom pridelovanja hrane. Vendar so trenutno še v fazi inoviranja in za preboj na trg potrebujejo še veliko raziskav ter zakonskih ureditev, predvsem pa jih mora sprejeti širša javnost. V oddaji predstavljene tehnologije pa vseeno lahko jemljemo kot prve dežne kaplje po dogotrajni suši, saj na tak ali drugačen način poskušajo naslavljati probleme, ki pestijo sodobno kmetijstvo. A še lep čas nam bo, kot kaže, v glavah odzvanjala tisočletja stara mantra kmetijstva: izkoplji luknjo, posadi seme, pognoji in zalij, odstrani plevel, poberi pridelek …

Po poljih, na katerih rastejo inovacije pridelave hrane, se je sprehajal Gregor.

Urednikoval je Arne.

Brala sta Valentina in Biga.

Tehniciral je Makis.