Хотелось бы отметить одно принципиально важное инновационное направление наших дней – создание автоматизированных многоярусных теплиц для сити-фермерства. Само это понятие – «сити-фермерство» - вошло в нашу жизнь совсем недавно. Однако в руководстве мэрии Новосибирска к нему проявили серьезный интерес, в связи с чем все наработки в этой области регулярно освещались во время весеннего форума "Городские технологии - 2019" и периодически организуются соответствующие выставки.
Напомню, что в Новосибирске есть успешная IT-компания, которая входит сейчас в тройку российских лидеров в области проектирования вертикальных ферм. Сегодня в ее портфеле имеется уже порядка пятисот заказов на проектирование таких систем. Причем, не менее половины заказов приходит от зарубежных партнеров. Для нашего города – это очень важный прецедент. Фактически он означает, что новосибирские разработчики движутся в русле мировых трендов. Да, вертикальные фермы – это модное направление, активно развивающееся в других странах. И очень хорошо, что мы пытаемся здесь не отставать. Однако при этом мало кто из нас знает, что наша страна спокойно могла бы оказаться в лидерах по данному направлению еще лет пятьдесят тому назад.
О фабриках овощей у нас заговорили сразу же после революции. Перевод земледелия на индустриальные рельсы был заманчивой мечтой молодого советского руководства, стремившегося стереть грань между городом и деревней. Конкретных технологий еще не было, но мечта, подчеркиваю, была. Некоторые советские публицисты договорись до того, что даже хлеб предлагали выращивать в заводских условиях. Впрочем, до зерновых дело не дошло. А что касается овощей и зелени, то эти культуры очень хорошо подходили для индустриальных технологий. Естественно, в связи с этим стали вынашиваться планы по развитию тепличных хозяйств. До революции каждый уважающий себя помещик имел свою собственную теплицу. Климатические условия России еще с давних времен вынуждали русских земледельцев прибегать к выращиванию отдельных культур в закрытом грунте. В принципе, теплица как раз и была прообразом овощной «фабрики». Оставалось лишь подвести под это дело современную научно-техническую базу.
Дело в том, что с традиционными теплицами имелась одна проблема: высокая себестоимость продукции. При традиционном тепличном выращивании овощей уход за растениями был значительно сложнее и накладнее, чем в открытом грунте. Так, для теплиц приходилось специально готовить почвенную смесь из грунта, торфа, перегноя и перепревшего навоза. Возникала необходимость в искусственном орошении. Из-за переувлажнения воздуха шло сильное распространение вредителей и болезней, на борьбу с которыми также приходилось затрачивать дополнительные средства. Кроме того, стекло задерживало 20 – 30% света, из-за чего требовалось устраивать дополнительное освещение.
Согласно тогдашним подсчетам, при выращивании овощей в открытом грунте на один гектар затрачивалось примерно 250-350 человеко-дней. А при выращивании в теплицах на ту же площадь требовалось уже от 14 до 26 тысяч человеко-дней! Понятно, что при таких затратах о массовом производстве тепличных овощей не было и речи. Приходилось искать принципиально новый путь, обращаясь к достижениям науки и техники.
Этот путь открывала гидропоника. Первые опыты по выращиванию культур в искусственной среде проводились уже в 1869 году немецкими учеными, использовавшими для этих целей растворы химически чистых солей. В России еще до революции аналогичные опыты проводил Тимирязев. Он даже выставлял на ярмарках специальные сосуды с жидкостями, в которых росла зелень. В 1929 году в Калифорнийском университете в водном питательном растворе был впервые получен большой урожай томатов. Именно этот новый способ был назван «гидропоникой». В отличие от традиционных теплиц, где использовалась почвенная смесь, здесь грядки и стеллажи заменялись специальными лотками, покрытыми изнутри битумом. Туда наливался питательный раствор солей. В качестве опоры (почвы) для растений служил слой какого-либо рыхлого материала: торфа, мха, мелких древесных стружек. Эта подстилка помещалась над раствором на металлической сетке с водоотталкивающим покрытием. В отличие от обычных грядок, такая система позволяла экономить время и энергию на прополке, окучивании, рыхлении, перекопке, борьбе с сорняками. Необходимо было только следить за слоем воздуха в лотке – по мере роста побега этот слой должен был понемногу увеличиваться. Кроме того, работнику теплицы надлежало обладать некоторыми познаниями в химии, поскольку ему приходилось готовить соляной раствор, тщательно соблюдая все пропорции.
В дальнейшем ученые нашли более удобные способы выращивания растений – на щебне, гравии, шлаке, керамзите и даже на песке. Здесь также используются лотки, на дно которых укладывалась труба для подачи раствора. Затем лоток засыпался гравием: крупным – внизу, мелким – вверху. Раствор подавался по трубе два-три раза в день с таким расчетом, чтобы верхний слой гравия на полтора-два сантиметра оставался сухим.
Гидропоника обладала целым рядом преимуществ. Например, она давала возможность точно регулировать процесс питания, а значит – и рост растений. Здесь уже не было трудоемких работ по заготовке и обработке почвы, по ее стерилизации и замене. Мало того, не было никакой зависимости от плодородия земель. Следовательно, гидропонные теплицы можно было устанавливать хоть в пустынях, хоть в горах. А при необходимости – хоть в тундре, хоть в городе. Наконец, был еще один немаловажный момент – возможность автоматизации основных процессов, что сводило участие человеческого труда к минимуму. Причем, советские инженеры к началу 1960-х годов уже разрабатывали оборудование для автоматического приготовления и регулирования подачи питательных растворов, а также для промывки и дезинфекции гравия. Были соответствующие проекты автоматизированных гидропонных теплиц, управлявшихся с единого командного пункта.
Как мы понимаем, выращивание овощей в водных растворах и искусственных средах дало возможность существенно снизить трудозатраты. Согласно проведенным расчетам, для получения урожая в гидропонной теплице площадью 1 000 квадратных метров затрачивалось чуть больше 400 человеко-дней. Это было в три раза меньше, чем затрачивалось при выращивании овощей на той же площади в открытом грунте.
Таким образом, гидропонные теплицы, оснащенные автоматикой, как раз и стали первыми, самыми настоящими фабриками овощей. Советские ученые предрекали им большое будущее. Была абсолютная уверенность в том, что они получат широчайшее распространение и проникнут в такие районы, где традиционное овощеводство кажется немыслимым. Считалось, что фабрики овощей заменят, наконец, дедовские огороды с их парниками и обычными тепличками. Новые овощеводческие хозяйства планировалось организовывать как самые настоящие промышленные предприятия по производству растительных продуктов питания.
Но самое главное: современная (на тот момент) механизация и автоматизация подачи питательных растворов позволяла делать такую теплицу многоярусной. Эта мысль высказывалась советскими разработчиками еще шестьдесят лет назад! Иначе говоря, уже тогда ставился вопрос о создании вертикальных ферм. Согласно одному проекту, описанному еще в 1960 году, новейшая фабрика овощей должна была состоять из десяти пятиярусных корпусов размером 60 на 150 метров каждый. Для сообщений между ярусами и для транспортировки продуктов в каждом корпусе предполагалось устанавливать лифт. Опоры, на которые подвешивались лотки, одновременно служили бы опорами для всего оборудования корпуса – для трубопроводов, для осветительных приборов, для транспортеров, для мостков-переходов и для кровли. Часть урожая планировалось сразу же отправлять на переработку в построенный рядышком специальный цех. Разработчики были уверены, что новые плодоовощные предприятия – ввиду их фантастической урожайности (в пересчете на квадратный метр занимаемой общей площади) будут круглогодично снабжать овощной продукцией промышленные города (что было не под силу овощеводческим хозяйствам старого типа, даже очень крупным).
Показательно то, что аналогичные инновационные решения начинают наглядно воплощаться как раз в наши дни, спустя почти шестьдесят лет после того, как были высказаны предложения советских разработчиков по созданию автоматизированных вертикальных ферм. Российские компании, разрабатывающие сегодня технологии для сити-фермерства, по сути, возрождают именно это направление, некогда нами забытое. Поэтому при внимательном рассмотрении вопроса всё новое оказывается хорошо забытым старым. Хотя, как мы понимаем, возрождение былых инновационных решений происходит уже на более высоком технологическом уровне. Во всяком случае, шестьдесят лет назад в распоряжении проектировщиков еще не было ни светодиодных ламп, ни микроэлектроники. Так что можно надеяться, что в новых условиях мечта об автоматизированных и высокопродуктивных фабриках овощей начнет реально воплощаться в жизнь.
Олег Носков
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии