Odling i en kontrollerad miljö (CEA) – framtiden för jordbruket

Vad är CEA?

CEA är en metod för att skapa helt kontrollerade miljöer för växtodling. Detta kallas ibland för ”vertikal odling” eller ”inomhusodling”. Som namnet antyder är dessa anläggningar avskilda från den yttre miljön. Allt som växterna behöver under de olika tillväxtstadierna tillhandahålls på konstgjord väg, inklusive vatten, temperatur, luftfuktighet, ventilation, ljus och CO₂.

I en CEA-anläggning placeras grödan under LED-lampor med hydroponiska (eller akvaponiska) system som tillför vatten och näring. Värmare, ventilatorer, avfuktare, CO₂-berikning, befuktare och kylare används för att skapa optimala växtklimat.

Dessa skyddade, kontrollerade miniekosystem gör att växter kan odlas året runt. De är säkra mot kontaminering utifrån (inklusive E. coli) och UV-ljus används för att avlägsna bakterier.

När man slipper de traditionella odlingsmetodernas utmaningar ger det otroliga fördelar när det gäller produktivitet, långsiktiga kostnadsbesparingar och miljöpåverkan. Behovet av tunga maskiner, bekämpningsmedel, växtskyddsmedel och gödningsmedel är betydligt mindre och det går åt betydligt mindre vatten (CEA gör det möjligt att producera grödor med 70 till 95 % mindre vatten än vad som krävs för normal odling).

Infografiken nedan visar de stora vattenbesparingarna med CEA (med salladsodling som exempel):

Den mest uppenbara besparingen är markanvändningen. Vid vertikalodling i en specialbyggd anläggning går det att producera lika mycket gröda som kräver 4–6 hektar utomhus på en enda hektar inomhus.

Detta kommer naturligtvis att variera beroende på grödan. Om du till exempel odlar jordgubbar skulle traditionell odling kräva 30 tunnland för att producera samma mängd som ett tunnland vertikal odlingsyta.

Dessutom blir skörden större i kontrollerade miljöer eftersom effekterna av säsongsvariationer minskar. Varenda dag är en perfekt sommardag, med en ljusperiod som är tillräckligt lång för att säkerställa maximal tillväxtpotential.

Nackdelar

• Framväxande teknik
• Höga initialkostnader
• Höga underhållskostnader
• Betydande energiförbrukning
• Pollinering kan vara bevärligt

Hur ser det ut med CEA idag?

Trots att fördelarna låter som en vision om en avlägsen framtid har CEA redan visat sig vara avgörande vid framställning av läkemedelsprodukter. Framförallt cannabisproduktion för läkemedel, kosmetika och hälsotillskott. I takt med att fler länder inför licenser och förändrar sin lagstiftning kommer cannabisindustrin att explodera, och Europas CBD-marknad beräknas växa med över 400 % fram till 2023.

Cannabis är en värdefull gröda som behöver enhetliga och absoluta förhållanden för att ge en skörd som uppfyller de gällande standarder. CEA-teknikerna ger denna typ av kontroll genom automation vilket maximerar funktionaliteten och lönsamheten för cannabisodling.

Småskaliga installationer

Vissa gårdar och gårdsbutiker har kunnat dra nytta av småskaliga CEA-anläggningar för att diversifiera sina produkter. Blommor, örter och mikrosallad passar bra i CEA-anläggningar eftersom utrymmet kan maximeras. Detta har bidragit till att minska leveranskedjorna och erbjuda kunderna enhetliga och högkvalitativa produkter som är svåra att köpa in lokalt.

Den största utmaningen när traditionella lokala jordbrukare ska börja med CEA är att få det stöd och den expertis som krävs för att bygga upp anläggningen. Det finns organisationer som kan erbjuda detta stöd, inklusive den utrustning som behövs för att bygga upp en småskalig CEA-anläggning.

– Det är inte längre nödvändigt att köpa CEA-utrustning från en enda leverantör, till exempel de som erbjuder fullt utrustade containerenheter eller liknande, förklarar dr William Stiles på Vertikit, en organisation som sammanför de bästa teknikerna i en butik som kan erbjuda allt för CEA och vertikal odling i syfte att stödja branschens utveckling.

– Allt fler tillverkare specialiserar sig på de komponenter som behövs för att skapa en kontrollerad miljö, till exempel utrustning för belysning eller miljöreglering, snarare än att försöka sälja ”nyckelfärdiga” lösningar.

– Det ger odlarna möjlighet att välja rätt utrustning för sina specifika behov och det innebär också att vi kan förändra hur denna marknadsplats kommer att utvecklas. Att kunna leverera kompletta lösningssystem har varit svårt för den framväxande industrin, eftersom den kapitalinvestering som krävs för en skräddarsydd lösning är hög och förmågan att skilja mellan tekniska alternativ är begränsad.

Precis som med all ny teknik är det förståeligt att CEA kan mötas av viss skepsis. Den initiala investeringen och ekonomiska genomförbarheten är viktiga frågor. Det finns dock en långsiktig potential för diversifiering av produkterna, särskilt när det finns statliga stöd som kan göra det mindre kostsamt att bygga upp en anläggning.

Inomhusodling blir allt mer intressant för stormarknader, återförsäljare, läkemedelsföretag och investerare. Men ännu viktigare är att det kan vara den förändring vi behöver för att klara av de utmaningar som livsmedelsförsörjningen står inför.

Jordbruk för framtiden

Idag är vi 7,8 miljarder människor i världen, och 2050 tros vi vara 9,7 miljarder. Dagens prognos är att vi kommer att behöva öka den globala livsmedelsproduktionen medupp till 70 % för att kunna mätta alla. Olyckligtvis behövs då 20 % mer mark för att uppnå detta med nuvarande jordbruksmetoder.

Klimatförändringarna påverkar redan jordbrukare över hela världen med extrema vädermönster, inklusive översvämningar och värmeböljor, som ökar i både frekvens och intensitet.

Dessutom innebär ett ökat beroende av kemiska växtskyddsmedel och bekämpningsmedel inte bara högre kostnader för jordbrukarna, utan även större påfrestningar på de naturliga ekosystem och organiska material som behövs för att bevara jordens kvalitet.

CEA kan föra oss närmare en mer hållbar och lönsam framtid genom att minska vattenförbrukningen, behovet av kemikalier, logistik och markanvändning. Faktum är att jordbrukare i Saudiarabien använder CEA för att odla färska råvaror på platser där odling annars skulle vara omöjlig med tanke på landets enormt höga utomhustemperaturer, och metoden är dessutom idealisk tack vare solskenet som kan utnyttjas för solenergi.

Enligt en rapport från Boston Consulting Group (BCG)går ungefär en tredjedel av den mat som produceras globalt till spillo, och en stor del av den förlusten sker längs den globala leveranskedjan. Totalt handlar det om 1,6 miljarder ton mat till ett värde av cirka 1,2 biljoner dollar.

CEA möjliggör närodling av snabbväxande produkter som kan köpas och konsumeras där de produceras, med den spårbarhet och integritet som livsmedelskedjan kräver.

I stället för att få sina produkter levererade över hela världen, kan bönder använda CEA för att odla en större mängd olika produkter lokalt. Detta gynnar alla som är involverade i leveranskedjan – hela vägen till konsumenten. Förutom ett bättre urval produkter gör CEA det möjligt att leverera mat av konsekvent kvalitet och kvantitet. Man behöver inte heller tillsätta konserveringsmedel eller använda vax för att hålla färskvarorna redo för konsumenten.

Ur ett miljöperspektiv fann WorldWatch Institute att det konventionella distributionssystemet för livsmedel använder 4 till 17 gånger mer CO2 än de lokala och regionala systemen.

Vilken möjlighet ger detta lokala jordbrukare?

Många av de miljö- och branschförändringar som nämns ovan påverkar redan jordbrukarna och förvärrar problemen med livsmedelssäkerhet. Tiden är avgörande för att börja använda nya rutiner som bidrar till att övervinna dem.

CEA har varit ett hett ämne de senaste åren och det är en snabbt växande sektor: världsmarknaden för vertikalodling värderades till 3,12 miljarder USD 2019 och beräknas nå 16,77 miljarder USD 2027.

För att sprida användningen är det dock viktigt att visa hur CEA-metoderna kan gynna livsmedelsproducenter idag och i framtiden.

Vilka är de konkreta fördelarna för lokala jordbrukare just nu?

Maximera tillväxten året runt

Naturen är oförutsägbar, men med konstant optimala förhållanden kan du garantera tillväxthastigheten och kvaliteten på produkterna.

Kontrollera tillväxten

Synkronisera idealiska ljusspektrum, näringsintag och transpiration med grödans olika tillväxtstadier för optimal avkastning och kvalitet.

Mindre behov av manuellt arbete

Odlingen kan hanteras automatiskt eller styras av en enda person med hjälp av digitala applikationer.

Minskat kemikalieberoende

Genom att flytta grödor från miljöer med skadedjur och ogräs minskar behovet av dyra och skadliga kemikalier för att skydda dem. UV-belysning kan också användas för att kontrollera föroreningar.

Mindre vattenförbrukning

Det går åt mycket mer vatten i traditionella jordbruk vid bevattning av grödorna än vid en CEA-anläggning.

Bättre utnyttjande av anläggningar

Det går att odla betydligt mer gröda per hektar med CEA än traditionell odling där man måste utöka sin areal för att kunna odla mer. Du kan till och med konvertera ladugårdar och befintliga byggnader till CEA-anläggningar.

Dra full nytta av statliga system

I Storbritannien och Europa baseras många jordbruksbeslut som rör grödor på vilka statliga stöd som finns tillgängliga vid den tidpunkten. För att främja en mer miljömedveten markförvaltning finns ett antal bidrag att tillgå för CEA.

Är CEA verkligen genomförbart?

För att göra investeringen genomförbar kan en liten CEA-anläggning betraktas som jordbruksutrustning. Det innebär att du kan överväga investeringen på samma sätt som om det vore nya maskiner som skulle öka din produktion – till exempel en skördetröska.

Med rätt expertis kan jordbrukarna börja med en småskalig anläggning för att testa avkastningen på investeringen och samtidigt minimera den initiala investeringen.

Genom att köpa komponenter för en CEA-gård i stället för en komplett lösning är det möjligt att förbättra den befintliga odlingsverksamheten eller starta nya gårdar på ett enklare och mer kostnadseffektivt sätt, säger dr Stiles.

Detta gör det möjligt för odlare att experimentera och utveckla system som är optimerade för deras gröda, omständigheter och mål, och slippa de många problem som ofta förknippas med att sätta igång med något nytt. Detta är på många sätt en viktig utveckling för CEA-industrin, eftersom man kan hävda att den befintliga sektorn har utvecklats uppifrån och ned snarare än nedifrån och upp.

Många tidiga användare ville redan från början skapa fulländade storskaliga system, ett slags odlingsfabriker, vilket var nödvändigt på grund av att tekniken kostade så mycket. Man missade då en mängd erfarenheter som krävs för att kunna skapa perfekta system som dessa, vilket delvis är anledningen till att så många system hittills har misslyckats.

Genom att välja örter, blommor, bladgrönsaker och andra grönsaker som vare sig växer för högt eller för djupt ned i jorden går det att stapla växtlager i en byggnad. Och du behöver inte alltid investera i specialkonstruktioner – du kanske kan återanvända ladugårdar och andra tomma utrymmen för att rymma vertikalt eller horisontellt staplade odlingslager.

Faktum är att kontrollerade odlingsmiljöer har placerats i containrar, garage, underjordiska tunnlar och till och med i övergivna gruvschakt. Detta ger en mycket mer realistisk bild än de kolossala skyskrapor som förekommer i många artiklar om CEA. Ur både ett byggnads- och jordbrukstekniskt perspektiv bör dock CEA alltid optimeras för specifika produktionskrav.

Alla steg i leveranskedjan inom jordbruket har redan insett fördelarna med CEA. Som tidigare nämnts kan du starta i liten skala för att undersöka potentialen för att diversifiera dina produkter på plats och vara bättre förberedd när CEA blir vanligare i framtiden. Här är de grundläggande principerna att tänka på innan du börjar:

Fuktighetsreglering

Avfuktare gör att du aktivt kan kontrollera växternas näringsintag genom att reglera mängden vatten i atmosfären för optimal transpiration.

Temperaturreglering

Förutom att påverka den relativa luftfuktigheten i en anläggning, behövs uppvärmnings- och ventilationsenheter för att upprätthålla enhetliga förhållanden under varmare eller kallare perioder och för att kompensera för värmen som skapas av belysningen.

Växtbelysning

LED-växtbelysning används för att förse växter med all den näring de naturligt får från solen. Denna fullständigt kontrollerade belysning kan användas för att ändra växternas växtsätt, när de blommar och hur de smakar genom att variera det ljusspektrum som används i olika tillväxtstadier.

Hydroponik

Till skillnad från traditionell bevattning innebär hydroponik att en näringsrik lösning tillsätts direkt till växternas rötter.

Akvaponik

Akvaponik är ett alternativ till hydroponik då mer syre tillförs rotzonen för att bidra till tillväxtprocessen. Växterna får sina näringsämnen från en dimma som innehåller näringsämnen och vatten.

Framgångsrik CEA förlitar sig på att ovanstående konfigurationer används för att optimera klimat, ljus och utrymme:

– Kärnan i varje CEA-system måste vara en förståelse för vilka krav man har på de växter man vill odla, förklarar dr Stiles. – Förstår man vad de behöver och vilka miljöförhållanden som är mest gynnsamma för deras tillväxt, kan dessa förhållanden återskapas i en kontrollerad miljö.”

– Utöver detta, och kanske ännu mer spännande, är det också fördelaktigt att förstå potentialen hos en anläggning. Det är fullt möjligt att förändra hur växterna växer, eller de fytokemikalier de producerar, genom att ändra miljöförhållandena. På så sätt finns det möjligheter att utveckla nya livsmedels- eller läkemedelsprodukter med hjälp av denna teknik, vilket kan innebära enorma möjligheter för odlarna.

Börja tänka nytt med Dantherm

Vi tror att forskning på plats, starka kundrelationer och ett expertnätverk är nyckeln till att få ut det bästa av alla nya trender och tekniker. Detta tillvägagångssätt bygger på vår mångåriga erfarenhet inom jordbruksindustrin, särskilt när det gäller att tillhandahålla lösningar för klimatstyrning för en rad olika tillämpningar, inklusive:

• Specialiserad odling
• Småskaligt mathantverk
• Bulklagring
• Kyl- och fryslager
• Livsmedelsproduktion
• Djurskydd
• Konfektyr
• Skydd av jordbruksutrustning

Med vårt omfattande produktsortiment och vår expertis inom jordbrukstillämpningar har Dantherm den specifika branschkunskap som behövs för att hjälpa dig att förbättra dina nuvarande jordbruksmetoder och dra nytta av de möjligheter som CEA erbjuder.

Om du vill veta mer om vad CEA kan innebära för din anläggning, eller om du vill ha mer information om våra lösningar för klimatkontroll inom jordbruket, är du välkommen att kontakta vårt team med hjälp av formuläret nedan.