„Zielonym do góry… i jeszcze wyżej!”

Z nowoczesnymi, innowacyjnymi rozwiązaniami mamy do czynienia na co dzień. Dynamiczny rozwój aglomeracji miejskich, zespół przemian ekonomicznych, przestrzennych, społecznych i kulturowych prowadzący do powiększenia się obszarów zurbanizowanych, zwykle prowadzi do degradacji środowiska w tych miejscach. Coraz to częściej wielkie miasta to biologiczne pustynie, „szastające” nieodnawialnymi zasobami i surowcami, prowadzące rozrzutną gospodarkę energetyczną, wodną, emisyjną (zanieczyszczenia, hałas, światło) i produkujące góry odpadów. Jak podaje Organizacja Narodów Zjednoczonych w 2050 roku 80% ludności świata będzie mieszkać w miastach, a przewidywana liczba mieszkańców Ziemi przekroczy wówczas 9 miliardów. Dlatego też istnieje uzasadniona obawa, iż szalony rozwój cywilizacji doprowadzi do utraty gruntów użytecznych rolniczo, również pośrednio poprzez globalne ocieplenie, niebezpiecznie ograniczony będzie dostęp do świeżej i czystej wody. Obecnie na całym świecie już ponad 80% ziemi, która nadaje się do uprawiania jest w użyciu. Z tego też względu poszukuje się obecnie nowoczesnych rozwiązań kształtowania architektury w miastach przyszłości. Agrourbanistyka to jeden z pomysłów, polegających na zespoleniu natury ze zurbanizowanym krajobrazem miasta. Jednym z kierunków przyszłości oprócz zielonych dachów i żywych elewacji jest wprowadzanie pionowych ogrodów czy też tworzenie miejskich, wertykalnych farm. Jak pisze dr Kupiec-Hyla „(…) prawdziwy las czy produkcja żywności w miejscu zamieszkania to już nie utopia, lecz konkretny krok do poprawy jakości życia w mieście (…)”.

We współczesnej historii wertykalnego rolnictwa przecieranie ścieżek na tym polu zapoczątkował ciekawy, futurystyczny wówczas rysunek opublikowany w roku 1909 w czasopiśmie „Magazine”. Przedstawiał on pionowo ułożone platformy domów i zagród znajdujących się pośród krajobrazu rolnego. Sam termin „wertykalna uprawa” został po raz pierwszy użyty w roku 1915 przez amerykańskiego geologa Gilberta Ellisa Baileya w dziele zatytułowanym „Vertical farming”. Prymitywne rozwiązania odpowiadające teraźniejszemu wizerunkowi futurystycznych pionowych rolniczych wizji wraz z opisem prostej uprawy pojawiły się w dziele Johna Hixa zatytułowanym „Szklany dom”. Kolejno, w roku 1964 na wystawie ogrodniczej we Wiedniu pojawiły się nowatorskie projekty pionowych farm (szklana wieża). Do koncepcji gospodarstw z 1909 roku powrócono w 1978. Na łamach „Delirious New York”, Rem Koolhaas, powołując się na źródło „Magazin”, zwrócił uwagę, iż drapacze chmur stanowią doskonałą, niezagospodarowaną, dziewiczą przestrzeń w metropoliach mogącą mieć zastosowanie w produkcji. Rolnictwo pionowe od lat 90-tych ubiegłego stulecia nabrało eksperymentalno – projektowego rozpędu. W roku 1989 Kenneth Yeang, obecnie prawdopodobnie najbardziej znany ekoarchitekt promujący futurystyczne miejskie rozwiązania, wprowadził na szerszą skalę ideę wielofunkcyjnych wieżowców bioklimatycznych, łączących, spajających kilka koncepcji. Zaproponował on techniczne, konstrukcyjne rozwiązania polegające na uprawie roślin na świeżym powietrzu, w terenie otwartym w środowisku wieżowców. Już w 1995 budynek zaprojektowany przez Yeanga, Menara Mesiniaga, siedziba IBM w Malezji, zdobył nagrodę za ekologiczny i przyjazny dla środowiska projekt architektoniczny. Kolejną, bardzo ważną postacią pojawiającą się w temacie pionowych upraw jest prof. Dickson Despomierre, uznawany za ojca koncepcji użytkowych farm miejskich. Teoretyczna koncepcja jego autorstwa „The Vertical Farm” pojawiła się w 1999 roku na Uniwersytecie Columbia. Początkowo uczniowie prowadzili uprawy na dachu, później koncept farm miejskich spotkał się z rzeczywistością Manhattanu i wielu pustych wieżowców. Przeniesiono więc produkcję do jednego z nich. Dokonano także spektakularnych obliczeń na podstawie których stwierdzono, że jedna 30-piętrowa pionowa miejska farma mogłaby wyżywić ponad 50 tysięcy osób. Teoria miejskich farm, wertykalnych upraw w pionie, promuje więc zespolenie architektury i natury poprzez masową uprawę roślin i chów zwierząt do celów handlowych w budynkach wysokościowych zlokalizowanych w mieście. Opiera się ona głównie na zastosowaniu nowoczesnych technologii upraw bezglebowych. Żadna pionowa instalacja rolnicza nie byłaby możliwa do realizacji bez wykorzystania kultur wodnych. Prymitywny, dawny sposób stosowania hydroponiki to Chinampas, technologia uprawy wynaleziona przez Azteków, z powodu ograniczonego dostępu do ziemi uprawnej. Polegała ona na użyciu do produkcji kwiatów i warzyw wyplecionych z sitowia i trzciny tratw – łódeczek, wypełnionych warstwą żyznego mułu pozyskanego z dna jeziora. W momencie wzrostu roślin, ich korzenie przerastały warstwę cienkiego mułu pokrywającą tratwę i trafiały bezpośrednio do wody. Takowe małe jednostki uprawowe łączono w palety o długości nawet 60 metrów. Spławiano je w pobliże miejsc targowych, wówczas bezpośrednio, zależnie od popytu prowadzono zbiory świeżych, zdrowych produktów. W Europie od wieku XVI trwały analizy na temat zastosowania wody do uprawy, jednak to, czego wówczas brakowało to wiedza z zakresu mineralnego odżywiania roślin. Dlatego też dopiero na początku XX wieku (lata 1920 – 1930) dr William Frederick Gericke autor dzieła “The Complete Guide to Soilless Gardening”, opracował zasady uprawy w kulturach wodnych dla warzyw, roślin ozdobnych i sadowniczych. On to, jako pierwszy zastosował termin hydroponika. Hydroponika jest obecnie najczęściej stosowanym sposobem produkcji szklarniowej w Europie Zachodniej, Ameryce i Azji, polegającym na zastępowaniu gleby przez specjalnie przygotowane pożywki wodne. Najprościej rzecz ujmując, rośliny „karmione są” mieszaniną rozpuszczonych soli mineralnych (nawozów).

W obliczu intensywnych zmian gospodarczych, społecznych i wyzwań XXI wieku, powstało wiele teorii… Ilu naukowców, tyle opinii na temat pionowych rozwiązań architektonicznych o przeznaczeniu rolniczym w przestrzeni miejskiej. Wśród potencjalnych zalet umiejętnego, pionowego zagospodarowania terenu w mieście pod progresywne uprawy jest w przeciwieństwie do tradycyjnego rolnictwa, produkcja żywności przez cały rok. Jak wyliczono z upraw wertykalnych można uzyskać 4 – 6 razy, a w przypadku truskawek nawet 30 krotnie więcej plonów niżeli z upraw poziomych – glebowych. Ponadto, rośliny produkowane w farmach miejskich w założeniu nie będą musiały być transportowane, co skutkować będzie mniejszym zużyciem energii, brakiem negatywnego wpływu na środowisko (emisja zanieczyszczeń). Dostępna będzie, według zwolenników upraw wertykalnych, zawsze świeża żywność, w ilościach wymaganych z wyeliminowaniem zbędnych środków konserwujących przedłużających trwałość pożywienia. Tradycyjne rolnictwo często boryka się również z nieprzewidywalnymi warunkami środowiska, skrajnymi zjawiskami metorologicznymi jak opady, gradobicia, tornada, powodzie, pożary i susze. Ochrona upraw przed niekorzystnymi warunkami pogodowymi jest coraz ważniejsza, jednak walka z globalnymi zmianami klimatu jest z góry przegrana – stąd też propagowanie miejskich, pionowych farm. Uprawa wertykalna z zasady zapewnia kontrolowane środowisko, a wydajność pionowych gospodarstw jest niezależna od pogody i równocześnie produkowana żywność chroniona jest przed ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi. Kolejną z zalet wprowadzania tytułowych rozwiązań jest niebywała oszczędność zasobów naturalnych oraz dbałość o faunę. Pionowe rolnictwo według opinii sprzymierzeńców mogłoby doprowadzić również do zmniejszenia potrzeby adaptowania nowych gruntów rolnych, oszczędzając w tenże sposób pośrednio paliwa kopalne oraz wpływając bezpośrednio na ograniczenie ingerencji człowieka w naturalne biomy jak lasy czy pustynie. Zwolennicy wertykalnych farm twierdzą także, iż taki sposób gospodarowania zmniejszy ilość stosowanych pestycydów, co wpłynie na zdrowotne parametry produkowanego asortymentu. Jako zalety miejskich farm podaje się także zmniejszenie ilości odpadów pochodzących z gospodarstw. Miały by być one zagospodarowane jako nawóz dla roślin lub też mogłyby być wykorzystane do wytwarzania biogazu. Takie uprawy jak twierdzą niektórzy, wpłyną także na zmniejszenie incydentów z udziałem rolników. Konwencjonalnie użytkując ziemię, narażeni są oni na choroby zakaźne, pasożyty, kontakt z chemicznymi środkami ochrony roślin, obrażenia będące konsekwencją użytkowania ciężkiego sprzętu rolniczego. Takowe zdarzenia nie będą miały miejsca w trakcie kontrolowanego i przewidywalnego środowiska pionowych farm, ograniczającego niektóre z tych niebezpieczeństw. Część naukowców, zwolenników upraw wertykalnych, robi krok do przodu sugerując uprawę w pionie nowych karłowatych odmian, bogatszych w składniki odżywcze. Obliczono, że takowe uprawy całoroczne w 30-to piętrowym budynku, przyniosą analogiczny plon, co 970 hektarów tradycyjnego gospodarowania. Dodatkowy atut budowy wertykalnych megastrktur użytkowych to fakt, iż na ich budowę można byłoby zaadaptować tereny i obiekty poprzemysłowe, przekształcając niezagospodarowane tereny publiczne, czy też budując takowe konstrukcje na nieużytkach, nabrzeżach, jednym słowem – terenach nieatrakcyjnych.

Koncepcja pionowych upraw ma również przeciwników, którzy głośno krytykują takie rozwiązania. Osoby negatywnie nastawione na wertykalne rolnictwo miejskie kwestionują je, podając wliczenia, potencjalnej opłacalności pionowych upraw. Sugerują oni, że koszty oświetlenia, ogrzewania i zasilania mogą zniwelować wszelkie korzyści uzyskane dzięki zmniejszeniu nakładów na transport. Dodatkowo argumentując swe opinie, powołują się na analizy ekonomiczne wskazujące, że transport żywności w bardzo niewielkim stopniu przyczynia się do wydatków ekonomicznych i środowiskowych. Fizjologowie roślin negujący zastosowanie tego typu rolnictwa grzmią na temat dostępności słońca dla uprawianych roślin. Dyskusje wywiązują się w związku z dodatkowymi kosztami związanymi z uzupełniającym „doświetlaniem” wielkomiejskich upraw bezglebowych. Zapotrzebowanie energetyczne nowych rozwiązań będzie zbyt drogie i niekonkurencyjne w porównaniu z tradycyjnymi formami gospodarowania, stosującymi tylko naturalne źródło światła. Naukowiec George Monbiot obliczył, że nakład finansowy gwarantujący zapewnienie wystarczającej ilości dodatkowego światła do wzrostu ziarna na jeden bochenek chleba wynosiłby blisko 10 dolarów. Także w pełni kontrolowane warunki wymagają opłat w tym ogrzewania, chłodzenia, dodatkowo w pionowych uprawach w grę wchodzi także kanalizacja oraz koszt dystrybucji wody i zmechanizowany sposób transportu żywności nawet w obrębie tego samego budynku. Podawane są amerykańskie dane, według których podczas ogrzewania wertykalnej farmy roczny koszt może wynieść ponad 200 tysięcy dolarów za hektar upraw. W dyskusjach jest mowa także o zanieczyszczeniu światłem miejskiej przestrzeni. Podaje się również, że koszty budowy gmachów przeznaczonych na farmy miejskie będą o wiele wyższe niżeli w przypadku zwykłej konstrukcji mieszkalnych i handlowych budynków. Zwracając uwagę na zmiany klimatu związane z nadprodukcją gazów cieplarnianych, pionowe farmy według osób nieprzychylnych, ze względu na wyższe zużycie energii na kilogram finalnego produktu doprowadzą jednocześnie do wzrostu jakże wysokiej już emisji. Szybkość fotosyntezy wzrośnie o blisko 50%, co wymusi na producentach dostarczanie roślinom CO2, a prawdopodobnie do tego celu niezbędne będą procesy spalania. Istnieją więc obawy o to, iż wyprodukowany dwutlenek węgla będzie dostawał się w formie przecieków do atmosfery. Zarówno uprawy oparte na aero jak i hydroponice wykorzystują wodę z dodatkiem nawozów w różnej postaci. Problemem, według przeciwników pionowych rozwiązań na dużą skalę, może stać się utylizacja tejże wody.

Są jednak także rozwiązania oparte na formie wertykalnej, które mają zdecydowanie większą rzeszę zwolenników. To zielone dachy, tarasy, wertykalne ogrody – zielone elewacje, czy też lasy – coraz powszechniejszy element we współczesnym krajobrazie miast. Różnorodne, wypełniane roślinnością formy są jak kolorowe obrazy, które podwieszone nad ziemią, nie zajmują powierzchni użytkowej, a powiększają miejską przestrzeń biologicznie czynną. Te, usytuowane na zewnątrz wpływają na obniżenie poziomu hałasu, zapylenie, zmniejszenie amplitudy temperatury czy wilgotności i zwiększenie bilansu tlenowego. Żywe ściany, pionowe ogrody mieszczące się we wnętrzach, oprócz cech estetycznych wpływają również na mikroklimat, dając wymierne efekty ekonomiczne. Pionowy las, wieże mieszkalne, gdzie balkony w formie wielkich donic obsadza się drzewami o wysokości 3 – 9 metrów, to kolejne nowe, wertykalne propozycje rozwiązań miejskich. Plan zurbanizowanej powierzchni leśnej zakłada stosowanie systemów fotowoltaicznych, wykorzystanie zbieranej deszczówki oraz filtrowanej, zużytej przez mieszkańców wody do zaspokojenia potrzeb wodnych posadzonych drzew. W planach, jak podaje literatura, wertykalny las ilością drzew odpowiadał będzie powierzchni 10 tysięcy m² „poziomego lasu”, co jest niemożliwe do realizacji w intensywnie zurbanizowanym obszarze miast i aglomeracji.

Zainteresowanie pionowymi uprawami, konstruowaniem wertykalnych miejskich gospodarstw na całym świecie wciąż rośnie. Wprowadzanie takowych zielonych rozwiązań to wielostopniowe użytkowe połączenie natury i architektury. Dachy, elewacje, ściany czy też pionowe bezglebowe rozwiązania w teorii pozwolą na zmianę powierzchni sztywnych, technicznych, zimnych na żyjące biologicznie czynne terytorium. Jest to pewnego rodzaju odpowiedź na wyzwanie przyszłości, stawianie czoła zmianom klimatu, problemom XXI wieku. Obecnie nie ma jeszcze do końca zakrojonych na szeroką skalę działań zmierzających do wprowadzenia rolnictwa do miast ze względu na stopień skomplikowania rozwiązań technologicznych jak również niebywałe nakłady finansowe. Farmy miejskie więc należy na dzień dzisiejszy rozpatrywać w sferze utopii urbanistycznych. Jednakże plany, projekty, wizje nowych miejsc opierają się na jak najbardziej realnych założeniach i nie należy ich pomijać podczas kreowania nowych strategii rozwoju i rewitalizacji miast. Zastosowanie technik i metod w pionowych uprawach farm miejskich tak naprawdę w obecnym momencie jest jeszcze w fazie badań, wyliczeń i zanim napotkamy na hektary upraw wieżowych minie jeszcze na pewno kilka lat. W założeniu konstruktorów, projektantów, sprzymierzeńców pionowych rozwiązań, futurystyczne obszary miejskie i aglomeracje mają stać się samowystarczalne, przyjazne dla ludzi, zwierząt, atrakcyjniejsze turystycznie. Mają być szansą na rozwiązanie problemów żywnościowych, a równocześnie bodźcem do stworzenia warunków do uzyskania równowagi przyrodniczej w przemysłowej, miejskiej przestrzeni. Nie należy jednak twierdzić, iż w przyszłości zastąpią one w całości produkcje tradycyjne. Nie wszystkie bowiem gatunki roślin użytkowych będą mogły z powodzeniem być uprawiane w kontrolowanych warunkach wieżowych farm, poza tym ludzie zawsze potrzebować będą pachnących „słońcem i ziemią” warzyw i owoców.

mgr Michał Stawarczyk

fot. Fotolia.pl

Piśmiennictwo:
1. Bailey G.E. Vertical farming. Wilmington 1915
2. Besthorn F.H. Vertical Farming: Social Work and Sustainable Urban Agriculture in an Age of Global Food Crises. Australian Social Work, 2013, 66(2): 187- 203
3. Daniel P. Contribution of Vertical Farms to Increase the Overall Energy Efficiency of Urban Agglomerations. Journal of Power and Energy Engineering, 2014, 2: 82-85
4. Despommier D. The vertical farm: controlled environment agriculture carried out in tall buildings would create greater food safety and security for large urban populations. Journal fur Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, 2011, 6: 233-236
5. Despommier D. Vertical Farms in Horticulture. Encyclopedia of Food and Agricultural Ethics, 2014:1-9
6. Garg A., Balodi R. Recent Trends in Agriculture: Vertical Farming and Organic Farming. Advances in Plants & Agriculture Research, 2014, 1(4): 00023
7. Jegadeesh M., Verapandi J. An Innovative Approach on Vertical Farming Techniques. International Journal of Agriculture & Environmental Science (SSRG-IJAES), 2014, 1(1):1-5
8. Kupiec-Hyła D. Zielony dom jutra. Środowisko mieszkaniowe, 2013, 11: 269-272
9. Maughan T. Is farming the future of cities? Engineering & Technology, 2016 10(12): 56-59
10. Trader W. Od hydroponiki do NFT. Hasło ogrodnicze, 2003, (3),
http://www.ho.haslo.pl/article.php?id=2450
11. Wowrzeczka B. Agropolis – część II. Współczesna farma miejska. Architectus, 2014, 39(3): 85- 97