Городское сельское хозяйство и замкнутые системы пищевых продуктов: решение проблем продовольствия завтра с помощью сегодняшних решений
Предполагается, что к 2050 году мировое население вырастет до 9,3 миллиардов человек. С этим возникает неотложный вопрос: как мы сможем устойчиво кормить всех? Ожидается, что более 70% населения будет жить в городах, и традиционные сельскохозяйственные системы уже испытывают давление. Старение сельскохозяйственных работников, урбанизация и изменения климата ограничивают доступную пахотную землю.
Однако среди этих проблем также есть возможности — особенно в городах. С помощью городского сельского хозяйства и замкнутых систем можно не только производить еду ближе к местам ее потребления, но и превратить города в устойчивые и эффективные экосистемы.

Проблемы традиционного сельского хозяйства
Несколько критических проблем меняют мировое производство продуктов питания:

• Стареющие фермеры и сокращающееся сельское население: с миграцией молодежи в города, остается все меньше людей, готовых работать на фермах.
• Урбанизация: с расширением городов пахотные земли становятся все более ограниченными.
• Эрозия и засоление почвы: неустойчивое использование ресурсов и изменения климата делают ранее плодородные земли бесплодными.
• Загрязнение почвы: промышленные действия и чрезмерное использование химикатов загрязняют сельскохозяйственные земли.

Эти тенденции ограничивают глобальное производство продуктов питания, в то время как потребности в пище стремительно растут. Ожидается, что городское население в 2050 году потребует на 70% больше пищи, чем в 2009 году (ООН, 2009; ООН, 2017). Давление на производство пищи с ограниченными ресурсами возрастает.

Городские экосистемы: превращение отходов в восстановительные ресурсы
Традиционно города потребляют большие количества ресурсов, таких как еда, вода и энергия. Они импортируют большие объемы пищи и в свою очередь производят отходы — органические отходы, сточные воды, выбросы CO₂ и избыточное тепло. Но городские экосистемы могут быть спроектированы таким образом, чтобы повторно использовать свои отходы и производить пищу локально.
Давайте рассмотрим, как это работает:

1. Использование городских отходов для производства пищи
Городские органические отходы — такие как остатки пищи, побочные продукты рыбы или грибов и сточные воды — можно перерабатывать в необходимые для сельского хозяйства ресурсы. Для этого уже существуют технологии:

• Переработка пищевых отходов в богатые органические удобрения
• Очистка сточных вод для повторного использования в орошении или гидропонике
• Использование лишнего тепла из зданий для регулирования температуры в теплицах или внутренних фермах

То, что раньше считалось отходами, теперь становится замкнутым источником, который помогает производить ту же самую пищу, которая потребляется в городах.

2. Использование CO₂ города как источник роста
Офисы и промышленные здания выбрасывают воздух, насыщенный CO₂, который можно собирать и перенаправлять в системы выращивания растений, особенно в таких контролируемых системах, как теплицы или вертикальные фермы. Так как растения используют CO₂ во время фотосинтеза, это не только уменьшает выбросы парниковых газов, но и способствует увеличению роста растений.

3. Интегрированные биологические системы: замкнутые циклы
Городское сельское хозяйство становится более эффективным, когда оно интегрируется с другими биологическими системами. Например:

• Аквапоника сочетает в себе рыбоводство и гидропоническое выращивание растений.
• Грибные фермы производят питательные отходы, которые могут быть использованы для компоста.
• Анаэробные ферменты превращают пищевые отходы в энергию и удобрения.

Эти интеграции обеспечивают непрерывные потоки материалов и энергии, снижая как отходы, так и внешние ресурсы.
Такие системы предлагают убедительную модель для устойчивого и низкоэффективного производства пищи, которое можно масштабировать в городах или пригородах.

Роль почвы, плодородия и микробной жизни
Хотя системы без почвы, такие как гидропоника и аквапоника, становятся популярными в городском сельском хозяйстве, сельское хозяйство на основе почвы все еще важно для многих регионов. Понимание того, как функционируют почвенные системы, имеет решающее значение для устойчивости.

В почве органические удобрения должны разлагаться микроорганизмами в неорганические питательные вещества, которые растения могут поглощать. Этот процесс разложения зависит от таких факторов, как:

• Температура
• Доступность воды
• Уровни кислорода
• Уровень pH

Здоровые почвенные микробиомы обеспечивают высвобождение питательных веществ в формах, которые могут быть поглощены растениями, улучшая здоровье растений и снижая потребность в синтетических удобрениях. Защита этого тонкого микробного баланса имеет решающее значение для восстановительного сельского хозяйства.

Контролируемые условия: приведение в действие точного сельского хозяйства
Одним из ключевых преимуществ городского и внутреннего сельского хозяйства является возможность контроля за окружающими условиями. Современные заводы для растений и теплицы позволяют точно регулировать:

• Интенсивность и спектр света
• Температура и влажность
• Уровень питательных веществ
• Состав воздуха

Этот уровень контроля приводит к:

• Постоянному производству в течение всего года
• Более высоким урожаям на квадратный метр
• Меньшему использованию воды и удобрений
• Минимальным проблемам с вредителями без пестицидов

Вертикальные фермы, фермерские контейнеры и высокотехнологичные теплицы предлагают контролируемое сельское хозяйство (CEA), которое обеспечивает предсказуемую, высококачественную пищу с меньшими затратами на ресурсы — идеальный способ обеспечить плотные городские населения.

Оценка устойчивости: что важно?
Создание устойчивых городских продовольственных систем требует больше, чем просто выращивания пищи локально. Необходимы ключевые показатели для оценки эффективности, такие как:

• Эффективность использования воды: сколько воды нужно для производства каждой единицы пищи?
• Переработка питательных веществ: используются ли удобрения повторно или они поступают из потоков отходов?
• Углеродный след: какие выбросы происходят с момента посева до стола?
• Снижение отходов: сколько отходов перерабатывается, и сколько выбрасывается?
• Безопасность пищи и срок хранения: не содержат ли продукты загрязнителей и долговечны ли они?
• Экономическая жизнеспособность: доступны ли системы и экономичны ли они для общин?
• Социальное влияние: создают ли они рабочие места и поддерживают ли местную продовольственную безопасность?

Отслеживая эти показатели, мы можем масштабировать системы, которые действительно способствуют долгосрочному экологическому и человеческому благополучию.

Видение будущего
Городское сельское хозяйство уже не просто тренд—оно быстро становится необходимостью. С расширением разрыва между сельским производством и городским потреблением, города должны пересмотреть свою роль не только как потребителей, но и как производителей пищи и ресурсов, поддерживающих жизнь.

Приняв замкнутые системы, интегрируя биологические сети и используя умные технологии, мы можем преобразовать наши городские среды в самообеспечивающиеся экосистемы, которые:

• Снижают вред для окружающей среды
• Сохраняют ресурсы
• Поддерживают здоровые местные диеты
• Развивают устойчивость к климатическим и сбойным цепочкам поставок

Это не просто выращивание пищи—это переосмысление того, как мы живем.