Брус Карман обяснява модела на градски съоръжения на фермите с контролирана среда

За Controlled Environment Farms (CEF) бъдещето на градското земеделие не се състои в една единствена ферма или емблематична сграда. То се състои в проектирането на разпределена система. Система, в която всяко съоръжение допринася за надеждна, локализирана мрежа за храни, ръководена от централизирано ниво на контрол и изградена с оглед на адаптивност.

„CEF разработва система за сензорно наблюдение както на потока на хранителни вещества във водата, така и на условията на околната среда в капсулата за отглеждане", казва основателят Брус Карман. „И двете системи ще извършват непрекъснати измервания в реално време и ще предават данните както на оперативната система на съоръжението, така и на централата на CEF."

Това, което се измерва, се управлява

Всяка локация на CEF включва сензори, които наблюдават макро- и микроелементите, разтворения кислород, pH и амоняка в системата за поток на хранителни вещества. Успоредно с това се проследяват непрекъснато условията на околната среда във всяка капсула, като температура, влажност и CO2. „Извършените измервания се използват за извършване на корекции в реално време във всяка система, според необходимостта", обяснява Карман.

Докато компанията все още довършва своя собствена софтуерна програма, CEF работи с двама външни разработчици. „Подробностите за всеки от тях няма да бъдат оповестени, докато не бъде осигурена защита на интелектуалната собственост", казва той. В дългосрочен план както изкуственият интелект, така и роботиката ще играят ключова роля в оптимизирането на системата. „CEF напредва с изграждането на съоръжения, които ще бъдат напълно автономни", казва Карман. „Тъй като недостигът на работна ръка и разходите продължават да нарастват, а климатичните промени засягат традиционните методи на земеделие, необходимостта от промяна е очевидна."

От доказателство за концепцията до устойчива мрежа

На практика всеки обект на CEF разполага с оператор, който наблюдава местните дейности като покълване, отглеждане, събиране на реколтата, преработка, опаковане и дистрибуция. Междувременно регионален оператор в централата управлява няколко обекта в даден географски район.

„Операторът в централата наблюдава дейността на няколко съоръжения, които обикновено са свързани помежду си чрез географското си разположение. Важността на тази връзка е в излишъка", обяснява Карман. „Ако възникне проблем в едно съоръжение, операторът в централата ще разполага с необходимата информация, за да коригира системите в другите съоръжения, за да гарантира, че изискванията на клиентите са изпълнени."

„Доставката на продукти с постоянни качество, количество и цена е бизнес моделът на CEF", добавя той. Тази многослойна структура, местно изпълнение с централизирано наблюдение, е проектирана да гарантира непрекъснатост и продоволствена сигурност, особено в градските райони с недостиг на храни.

Адаптиране на инфраструктурата към капсулния модел

Всяко съоръжение започва с цялостна инспекция. „Всяко съществуващо съоръжение трябва да премине екологична оценка за съответствие с изискванията за безопасност на храните", казва Карман. „Всички аспекти на сградата се инспектират, за да се гарантира, че конструкцията е безопасна и не съдържа остатъци от предишни ползватели, които не са благоприятни за безопасни и сигурни операции по производство на храни."

Разходите варират в зависимост от структурното саниране и производствените цели. „В повечето случаи съществуващите сгради могат да започнат да функционират в рамките на една година и да достигнат 100% производителност за две години", казва той. В момента CEF работи с двама бизнес ментори от SCORE за изграждане на своя концептуален модел и централа в Северен Илинойс, с възможност за разширяване в Чикаго. „След като бъде завършен, ще разширим дейността си в райони с недостиг на храни в други общности", обяснява Карман. „Създаване на устойчив, незамърсяващ бизнес с устойчиви работни места за тази общност."

Специално построени структури и споделени системи

Новите сгради ще следват многоетажен формат. „Прототипът на CEF или „новата сграда" е три- до четириетажна сграда, специфична за градското земеделие", обяснява Карман. „Нейната структура, методи и системи са проектирани специално за метода на CEF за наводняване и отводняване на аквапониката."

Всеки етаж е проектиран така, че да се възползва от природните сили за намаляване на оперативните разходи. Резервоарите с тилапия на приземния етаж се загряват до 75-80 °F, създавайки топъл, влажен въздух, който се издига през перфорираните подове, за да подпомогне растежа на растенията на горните етажи. Този стратифициран въздушен поток създава „комин ефект", който позволява пасивно климатично зониране на втория, третия и четвъртия етаж.

„Марулята се отглежда на по-хладния втори етаж, патладжаните - на по-топлия трети, а доматите и босилекът - на четвъртия", обяснява Карман. „Това естествено стратифициране намалява натоварването на климатичната система и позволява на самата сграда да извършва голяма част от работата по климатизацията."

В същото време гравитацията поддържа многостепенна система за доставка на хранителни вещества. Водата, изпомпвана на най-горния етаж, започва с пълна концентрация на хранителни вещества, след което тече надолу, докато всеки етаж с култури абсорбира необходимото му количество. Когато се върне в аквакултурните резервоари, водата е филтрирана и естествено изчерпана, готова да влезе отново в затворения цикъл.

„Водата с пълна концентрация на хранителни вещества се изпомпва на най-горния етаж и се подава надолу под действието на гравитацията", обяснява Карман. „Всяка редица култури абсорбира хранителни вещества, подходящи за нейните нужди, и когато водата достигне отново рибните резервоари, тя е филтрирана и изчерпана по естествен начин", CEF съобщава, че напълно функциониращ прототип на съоръжението може да генерира до 16 милиона долара годишно приходи от продукция, като всеки 100-футов канал за отглеждане носи около 1 милион долара годишно.

Към зряла хранителна система

Дългосрочната визия на CEF се фокусира върху изграждането на устойчивост. Вместо да разчита на централизирани мегаферми или внос на храни от далечни места, компанията иска да създаде местни системи, които могат да се разширяват, без да се компрометира доставката.

„Дългосрочната визия на CEF е да види градското земеделие и производството на храни на ниво, което елиминира необходимостта от транспортиране на храните на дълги разстояния до потребителя", казва Карман. „За да се постигне продоволствена сигурност, са необходими поне две съоръжения. Всяко съоръжение е в състояние да отглежда това, което отглежда и другото съоръжение. Това би било крайъгълният камък на една зряла хранителна система."