Bilim insanları, dikey çiftliklerde ışık koşullarının uyarlanmasının enerji maliyetlerini nasıl azaltabileceğini ve bitki sağlığını nasıl iyileştirebileceğini keşfetti.
Bu atılım, büyüyen küresel nüfusu besleme zorluğunu ele alarak dikey çiftçilik sistemlerini daha sürdürülebilir ve ölçeklenebilir hale getirmeye yardımcı olabilir. Yeni bir araştırmaya göre, iç mekanda dikey çiftliklerde yetiştirilen bu tür sebzeler akıllı aydınlatmadan faydalanabilir.
Dünyanın büyüyen nüfusunu beslemeye devam etmek için inovasyon hayati önem taşır. Kontrollü iç mekanlarda mahsul yetiştiren dikey tarım, bu tür bir çözümdür.
Ancak, bu sistemlerin ölçeklendirilmesi, özellikle bitki büyümesi için ışık sağlamayla ilişkili yüksek enerji talepleri olmak üzere önemli zorluklar sunar.
Bilim insanları, belirli mahsullerin ihtiyaçlarına göre ışık koşullarının uyarlanmasının yalnızca bitki sağlığını iyileştirmekle kalmayıp aynı zamanda enerji tüketimini de azaltabileceğini gösterdi.
Dr. Elias Kaiser, dikey tarımın özellikle zorlu ortamlarda gıda üretimini devrim niteliğinde değiştirebilme potansiyeline dikkat çekti.
“Dikey tarım sistemlerinin en büyük faydası, sağlıklı gıdanın tüketicilere çok daha yakın bir şekilde, aksi takdirde imkansız olan yerlerde yetiştirilebilmesidir. Mega şehirlerde, çöllerde ve yılın büyük bir bölümünde soğuk ve karanlık olan yerlerde,” diye açıkladı. Bununla birlikte, yaygın bir şekilde benimsenmesinin önündeki en büyük engel olan elektrik kullanımıyla ilişkili önemli maliyetlere de işaret etti.
Aydınlatmaya Daha Akıllı Bir Yaklaşım
Mevcut dikey tarım sistemlerindeki temel verimsizliklerden biri, özellikle bakım için önemli miktarda elektrik gerektiren sabit çevre koşullarına güvenmektir. Bu, özellikle fotosentez için olmazsa olmaz olan aydınlatma için geçerlidir.
Ancak, çalışmanın araştırmacıları böyle bir tekdüzeliğin gereksiz olduğunu savunuyorlar. Bunun yerine, bitki sağlığını korurken enerji kullanımını ve maliyetleri azaltan, bitki ihtiyaçlarına göre aydınlatmayı uyarlayan dinamik bir çevre kontrol sistemi öneriyorlar.
Wageningen Üniversitesi’nden kıdemli yazar Profesör Leo Marcelis, “Bitkilerin hem günlük hem de gelişimsel zaman ölçeklerinde gösterdikleri ritimlerden ilham aldık. Bu ritimler, büyümelerini mükemmel bir şekilde yönlendirmek için büyüme ortamlarının düzenli olarak ayarlanmasını gerektiriyor.” dedi.
“Bitki fizyolojisi bilgisinden, yeni algılama ve modelleme tekniklerinden ve özellikle dikey tarım sistemleri için yetiştirilen yeni çeşitlerden yararlanan bir strateji taslağı hazırladık.” diye ekledi.Bitkilerin biyolojik süreçleri sıcaklık, ışık dalga boyları ve CO₂ seviyeleri gibi değişkenlerden etkilenir. Çiftçiler bu faktörleri manipüle ederek bitki gelişimini etkileyebilirler. En önemlisi, ışık yoğunluğu ve kalitesi elektrik fiyatlarına karşı oldukça hassastır ve bu da maliyet tasarrufu için bir fırsat sunar.
Marcelis, “Elektrik fiyatlarındaki dalgalanmalar, daha ucuzken daha fazla elektrik kullanılarak dikey tarım sistemlerinin lehine kullanılabilir” şeklinde konuştu.
Enerji Verimliliğinde Bir Atılım
Araştırma ekibi, akıllı aydınlatma sistemlerinin bitkilerin fotosentez yeteneğini gün boyunca sabit tutarken enerji kullanımını ve maliyetlerini nasıl azaltabileceğini test etmek için bir model geliştirdi.
Işık yoğunluğunun optimize edilmesinin, bitkilerin karbon fiksasyonunu etkilemeden, sadece ışığın yoğunluğunu değiştirerek elektrik maliyetlerini yüzde 12 oranında azaltabileceğini buldular.
Ekip bu yaklaşımı dikey çiftliklerin temel unsuru olan ıspanak gibi yapraklı yeşillikler üzerinde test ettiğinde, ışık yoğunluğu düzensiz bir şekilde dalgalandığında bile büyüme üzerinde olumsuz bir etki bulamadı.
Gelecekteki Zorluklar ve Fırsatlar
Bu bulgular ileriye doğru atılmış büyük bir adım olsa da, dikey çiftçiliğin tam potansiyeline ulaşması için önemli engeller bulunmaktadır. Kaiser, “Önerilen çözümlerin çoğu, dikey çiftliklerin temsil ettiği daha büyük ölçeklerde test edilmemiştir; tek bitki düzeyinde gösterilmiş olabilirler, ancak henüz tüm ürün standı düzeyinde gösterilmemişlerdir,” diye uyardı.
Hava akışını, sıcaklığı ve CO₂ seviyelerini bitkilerin ihtiyaçlarına göre dinamik olarak ayarlamak, dikey tarımda elektrik maliyetlerini azaltmaya yardımcı olabilir. Bunu başarmak için çiftçilerin büyüme ortamını izlemek ve ince ayar yapmak için gelişmiş sensörlere ve modellere ihtiyacı olacak.
Ek olarak, özellikle dikey tarım için yetiştirilen yeni bitki çeşitleri önemli olacaktır. Bu çeşitler, dayanıklılık veya raf ömrüne öncelik vermek yerine kontrollü, yerel yetiştirme koşullarından faydalandıkları için besin değerini ve tadı iyileştirmeye odaklanabilirler. Ancak, bu faktörleri ince ayarlamak ve ürün kalitesi ile verim arasında doğru dengeyi bulmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Marcelis, “Dikey bir çiftlikte, tüm büyüme koşulları tam olarak kontrol edilebilir, bu da verimi, kaliteyi ve kaynak kullanım verimliliğini optimize etmek için çok önemlidir,” dedi. “Ancak, bunları sabit tutmanın teknik olasılığı, bunları sabit tutmanın en iyi çözüm olduğu anlamına gelmez.
Dinamik çevre kontrolü bir kez kurulduğunda, hem enerji kullanımı hem de kullanılan enerjinin maliyetleri önemli ölçüde azaltılabilir, bu da dikey çiftliklerin karlılığını ve sürdürülebilirliğini arttırır.
https://www.newfoodmagazine.com/news/243450/smart-lighting-could-be-key-to-making-vertical-farming-more-cost-effective/
