Nông nghiệp thẳng đứng không chỉ có tiềm năng trồng rau diếp. Một nhóm nghiên cứu do TUMCREATE, một nền tảng nghiên cứu tại Singapore thuộc Đại học Kỹ thuật Munich (TUM), đã khảo sát việc trồng sáu nhóm thực phẩm trong mô hình này, bao gồm: cây trồng, tảo, nấm, côn trùng, cá và thịt nuôi cấy. Nghiên cứu cho thấy những tác động tích cực của nông nghiệp thẳng đứng đối với năng suất và môi trường, đồng thời nhấn mạnh vai trò quan trọng của nó trong an ninh lương thực trong tương lai.
Trong một số trường hợp nhất định, nông nghiệp truyền thống có thể gặp giới hạn, chẳng hạn như sau các sự kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc ở những khu vực có mật độ dân số cao, dẫn đến nhu cầu gia tăng. Tiến sĩ Vanesa Calvo-Baltanás, nhà nghiên cứu chính của ấn phẩm tại nền tảng nghiên cứu TUMCREATE ở Singapore, giải thích: "Nông nghiệp thẳng đứng là một sự bổ sung giá trị trong bối cảnh này: thực phẩm có thể được trồng gần người tiêu dùng, không phụ thuộc vào thời tiết và sử dụng không gian một cách hiệu quả."
Trong nghiên cứu này, bà cùng các nhà khoa học khác đã khảo sát tiềm năng của nông nghiệp thẳng đứng đối với an ninh lương thực. Nhóm nghiên cứu trình bày các ước tính lý thuyết được hỗ trợ bởi dữ liệu thử nghiệm đã công bố trước đó. Dựa trên những dữ liệu này, họ thiết lập một khuôn khổ định lượng để đánh giá năng suất và tác động tiềm tàng đến môi trường của nông nghiệp trong các môi trường có kiểm soát, chẳng hạn như canh tác thẳng đứng.
Sản xuất thực phẩm đô thị với Proteins4Singapore
Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về tiềm năng của nhiều nhóm thực phẩm khác nhau trong hệ thống canh tác thẳng đứng 10 lớp, bao gồm cây trồng, tảo, nấm, côn trùng, cá và thịt nuôi cấy. So với cây trồng trên đồng ruộng, những loại thực phẩm này có thể tăng năng suất protein trên một diện tích gần gấp ba trăm lần đối với cây trồng và hơn 6.000 lần đối với nấm và côn trùng.
Các phát hiện cho thấy tổng năng suất và năng suất protein đều tăng lên nhờ hệ thống nông nghiệp trong môi trường có kiểm soát, mang lại lợi ích cho môi trường. Trong tất cả các nhóm thực phẩm, canh tác trong môi trường có kiểm soát giúp giảm việc sử dụng đất và loại bỏ nhu cầu sử dụng các biện pháp phòng trừ bệnh như thuốc trừ sâu và kháng sinh.
Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ dự án Proteins4Singapore, nhằm tìm hiểu các loại protein bền vững và chức năng phục vụ cho các khu vực đô thị như Singapore. Với chiến lược "30-by-30," tiểu bang đặt mục tiêu sản xuất 30% nhu cầu lương thực tại địa phương vào năm 2030. Kết quả nghiên cứu khẳng định rằng canh tác thẳng đứng có thể là một phần tiết kiệm tài nguyên của chiến lược này.
Sử dụng tài nguyên tuần hoàn và hiệu quả
"Tiềm năng của canh tác thẳng đứng còn rất lớn," Giáo sư Senthold Asseng, chuyên gia Nông nghiệp Kỹ thuật số tại TUM và là nhà nghiên cứu chính tại TUMCREATE, nhấn mạnh. Theo các nhà nghiên cứu, việc canh tác theo chiều dọc các nhóm thực phẩm mới này có thể tối ưu hóa hơn nữa tiềm năng của chúng. Chẳng hạn, nấm và côn trùng có thể giúp khép kín chu trình tài nguyên với cây trồng trong nhà, vì chúng xử lý các sản phẩm thải từ quá trình trồng trọt và biến chúng thành thực phẩm bổ dưỡng.
Nấm và côn trùng cũng là những ví dụ điển hình về thực phẩm cần ít ánh sáng. Việc trồng những loại thực phẩm này đặc biệt hứa hẹn, vì chúng giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng và do đó, giảm chi phí liên quan. Điều này không chỉ khắc phục nhược điểm chính của canh tác thẳng đứng mà còn cung cấp các chất dinh dưỡng có giá trị.
Sự chấp nhận và quảng bá
Những thách thức lớn nhất đối với hệ thống thực phẩm nông nghiệp trong môi trường kiểm soát bao gồm nhu cầu năng lượng cao cần thiết cho canh tác và sự chấp nhận của xã hội. Một số loại thực phẩm, như tảo và côn trùng, mặc dù có lợi thế trong canh tác thẳng đứng, nhưng hiện vẫn chưa được người tiêu dùng chấp nhận rộng rãi.
"Nông nghiệp trong môi trường được kiểm soát có thể cách mạng hóa sản xuất lương thực. Tuy nhiên, để hiện thực hóa toàn bộ tiềm năng của nó, cần có những tiến bộ công nghệ, nghiên cứu liên ngành nhằm giải quyết các vấn đề năng lượng, ưu đãi về chính sách và sự tham gia của công chúng," Tiến sĩ Calvo-Baltanás cho biết. Bà nhấn mạnh rằng nghiên cứu này cung cấp một khuôn khổ cho các nhà hoạch định chính sách, ngành công nghiệp và các nhà nghiên cứu, giúp họ đưa ra quyết định sáng suốt cho sản xuất lương thực bền vững.
