Blogiartikkelit Titta Kotilainen Puutarha

Ilmastonmuutos lisää sääolosuhteiden vaihtelua ja satoriskit kaikkialla maailmassa kasvavat. Kasvitehtaat (plant factory) tarjoavat ratkaisuja tähän ongelmaan. Luonnonvarakeskus tutkii ja kehittää uutta teknologiaa, joka voi mullistaa ruuantuotannon.

Miltä kuulostaisi tuottaa ruokaa tavalla, joka ei ole altis pakkasenpuremille tai koko kasvukauden piinaaville sateille? Kasvitehtaissa kasvien kasvuun vaikuttavia tekijöitä pystytään hallitsemaan ja esimerkiksi torjunta-aineiden käyttöä ja huonojen sääolosuhteiden vaikutuksia voidaan merkittävästi vähentää tai jopa poistaa. Intensiivinen kaupallinen kasvintuotanto tapahtuu suljetussa ympäristössä LED-valojen alla, ja vertikaaliviljelyssä (vertical farming) kasveja kasvatetaan toistensa päälle pinotuissa hyllyissä, mikä tehostaa tuotantoa pinta-alaa kohti.  Kasvitehtaita voidaan sijoittaa esimerkiksi urbaaneille alueille tai ympäristöön, jossa esimerkiksi tuotanto avomaalla ei onnistu, ja niissä voidaan tuottaa suuria määriä paikallista ruokaa tehokkaasti vuorokauden ja vuoden ympäri.

Tuntuuko kaukaiselta haaveelta? Meillä Lukessa on meneillään erilaisia, kasvitehtaisiin ja vertikaaliviljelyyn liittyviä tutkimushankkeita yhteistyössä muiden tutkimuslaitosten ja yritysten kanssa. Nämä hankkeet edistävät kasvitehtaiden kaupallista käyttöönottoa. Teknologiaa ja automaatiota täytyy kehittää edelleen, jotta erilaisten kasvien tuotanto voi yleistyä kasvitehtaissa kannattavasti ja kokonaiskestävällä tavalla. Näiden tavoitteiden saavuttamisessa tutkimuksella on keskeinen rooli. Tässä kuusi esimerkkiä käynnissä olevasta tutkimuksesta:

Monipuolista ja energiatehokasta tuotantoa Pohjois-Suomeen

Kajaanin kaupungin ja Luken yhteishankkeen tavoitteena on ympärivuotisen, energiatehokkaan, vähähiilisen ja taloudellisesti kannattavan puutarhatuotannon kehittäminen Pohjois-Suomeen uusien tuotantomenetelmien ja -tekniikan avulla. Tavoitteena on monipuolistaa Pohjois-Suomen puutarhatuotantoa ulkoisista olosuhteista riippumattomalla tuotantotavalla.

Hankkeessa testataan Kainuun ammattiopiston tiloihin rakennetun vertikaalituotantoympäristön soveltuvuutta eri tuotantokasveille ja sitä, kuinka eri kasvutekijöitä voidaan kyseisessä ympäristössä hallita. Erityisesti selvitetään marjojen ja näiden taimien tuotannon edellytyksiä ja mahdollisuuksia. Ulkomaisia taimia käytetään Suomessa halvemman hinnan ja paremman saatavuuden vuoksi. Kotimaisen taimen hintaa nostavat korkeammat tuotantokustannukset ja pienemmät taimierät. Toisaalta kotimaisen tukkumarjan kasvanut kysyntä sekä ulkomaisten taimien mukana tulleet taudit (mansikalla puna- ja tyvimätä) ovat lisänneet mansikan ja herukantaimien kysyntää niin paljon, että kotimainen taimituotanto ei ole pysynyt perässä. Energiakustannuksia ja ympäristövaikutuksia pyritään vähentämään rakentamalla laitoksen yhteyteen aurinkovoimala, sekä kehittämällä ilmastonhallintaa.  (Hanke: Vertikaalipilotti – energiatehokasta kasvintuotantoa kerrosviljelyllä, rahoittajana Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskus)

Eri tuotantotapojen elinkaariset ympäristövaikutukset selville

Eri tuotantotapojen elinkaariset ympäristövaikutukset selville Puutarhakasvien tuotannossa on alettu ottaa käyttöön uusia tuotantotapoja avomaa- ja kasvihuonetuotannon rinnalle. Marjoja viljellään jo paljon tunneleissa ja salaattien ja yrttien vertikaalituotanto on aloitettu ensimmäisissä yrityksissä.

Avomaatuotannon ympäristövaikutuksista ja kehittämiskohteista tiedetään jo paljon. Esimerkiksi vedenkulutus on suurta, lannoitehuuhtoumat ovat mahdollisia ja haasteina ovat erilaiset ympäristöolosuhteiden vaikutukset ja tuholaiset. Katettujen tuotantomuotojen (tunneli-, kasvihuone- ja vertikaalituotanto) etuna on tuotanto-olosuhteiden parempi hallinta. Katettu tuotanto mahdollistaa kasvukauden pidentämisen ja jossain tilanteissa ympärivuotisen tuotannon. Kemiallista kasvinsuojelua tarvitaan usein avomaata vähemmän ja biologiset torjuntakeinot tehoavat paremmin kuin avomaalla. Toisaalta sähkön kulutus on suurempaa ja rakennusten ja teknisten panostusten kulut voivat olla suuria.

PuutarhaLCA-hankkeessa pureudutaan erilaisten tuotantomuotojen hyötyihin ja haittoihin, ja tavoitteena on määrittää kehittyvän puutarhatuotannon ympäristövaikutuksia esimerkkitapausten (mansikka, vadelma, ruukkusalaatti ja -yrtti) avulla. Laskennoissa huomioidaan niin hiili-, vesi- ja ravinnejalanjäljet kuin rehevöittävä vaikutus, kasvinsuojeluaineiden käytöstä johtuva ekotoksinen vaikutus, maankäyttöön liittyvät vaikutukset, uusiutumattomien raaka-aineiden käyttö sekä energiankulutus. Työn tulosten myötä saadaan lisätietoa tuotantotapojen vaikutuksista sekä tarjotaan välineitä tuotantomenetelmien kehityksen ohjaamiseksi kestävämpään suuntaan. (Hanke: Puutarhatuotannon uusien menetelmien elinkaariset ympäristövaikutukset, ”Puutarha-LCA” , rahoittajana MMM, Makera)

Kurkkutehdas on korkeiden tuotantokasvien vertikaaliviljelyratkaisu

Kasvitehtaissa kasvatetaan tällä hetkellä tyypillisesti matalia kasveja, kuten salaatteja ja yrttejä. Markkinoilla ei ole vielä ratkaisua ja teknologiaa, jotka mahdollistaisivat köynnöstävien ja/tai korkeiden tuotantokasvien, kuten kurkun tai papujen kustannustehokkaan kasvattamisen kasvitehtaassa ja monikerrosviljelynä. Luken tutkimuksessa kehitetty uusi tuotantomenetelmä tuo tähän ratkaisun ja synnyttää uusia liiketoimintamahdollisuuksia.

Luke on kehittänyt korkeiden tuotantokasvien vertikaaliviljelyn konsepti – projektin lähtökohtana on Lukessa tehty keksintö, jolle on haettu patenttisuojaa. Projektin aikana valmistellaan vertikaaliviljelykonseptin kaupallistamismahdollisuuksia ja -väyliä sekä tavoitellaan uutta liiketoimintaa joko startup-yrityksen tai lisensioinnin kautta. (Hanke: ”Kurkkutehdas” (Business Finland, Research to Business)

Alipaineella nykyisiä kasvihuoneita energia- ja kustannustehokkaampi kasvitehdas

Aalto-yliopiston kaupallistamisprojekti VIS – Vacuum Insulation System on täysin uusi teknologinen innovaatio, jossa puurunkoisen rakennuselementin sisälle luodaan alipaine. Alipaineistaminen mahdollistaa kaksi tärkeää ominaisuutta: tyhjiökuivauksen ja erittäin tehokkaan lämmöneristävyyden. Projektin tavoitteena on VIS-teknologiaa hyödyntämällä tuoda markkinoille uudenlainen, nykyisiä lasikasvihuoneita energia- ja kustannustehokkaampi ratkaisu, VIS Plant Factory. Tehokkaan lämmöneristyksen ansiosta lisälämmitystä ei tarvita lainkaan, vaikka kasvien valotukseen käytetään ainoastaan energiatehokkaita LED-valaisimia. Tämä voi tarkoittaa huomattavaa energiankulutuksen pienentymistä nykyisiin lasikasvihuoneisiin verrattuna.

Ensimmäinen koelaitos on pystytetty Luke Piikkiön tutkimusasemalle ja ensimmäisistä kasvatuskokeista saadaan tuloksia kevään 2021 aikana. (Hanke: Vacuum Insulation System, “VIS Plant Factory”, rahoittaja Business Finland, Research to Business)

Resilienssiä ruokajärjestelmään vertikaaliviljelystä

Maailma on yhä epävakaampi johtuen mm. ilmastonmuutoksesta, globaaleista pandemioista, maailmanmarkkinahintojen vaihteluista ja geopoliittisista jännitteistä. Kansallisen ruokaturvan vaarantuminen kriisitilanteissa uhkaa yhteiskuntarauhan säilymistä, joten ruoan tuotannon ja jakelun häiriötön toiminta on kriittistä. Ruokajärjestelmän resilienssin turvaaminen ja kriisitilanteisiin varautuminen ovatkin yhteiskunnan keskeisiä haasteita. Ruokaturva edellyttää toimivia kansainvälisiä kauppasuhteita, resilienttejä tuotantoketjuja ja maatalouden tuotantopanosten varmistettua saatavuutta.

Luken ja Aalto-yliopiston tutkijoista koostuva konsortio tuottaa uusia ratkaisuja ja suosituksia ruokaturvan parantamiseksi lyhyellä ja pitkällä aikajänteellä perustuen uuteen tutkimustietoon monipuolisilla tutkimusmenetelmillä. Vertikaaliviljelyyn keskitytään työpaketissa ”Ruoantuotannon resilienssiä parantavia menetelmiä”. Kirjallisuuskatsausten ja skenaarioanalyysien avulla selvitetään, millä edellytyksillä vertikaaliviljely voisi olla osa kestävää ja resilienttiä ruuantuotantoa.  (Hanke: Kohti resilientimpää ruokajärjestelmää epävarmuuksien edessä, ”TREFORM” (Suomen Akatemia)

Solumaataloudesta ja vertikaaliteknologioista kestävyyttä ja kannattavuutta ruuantuotantoon

Voiko ruokaa tuottaa ilman peltoja? Luken, VTT:n sekä sidosryhmien ja teollisuuden kumppaneiden hanke kehittää ja tutkii uusia ruoantuotanto-teknologioita, joilla voidaan edistää Suomen hiilineutraalius-tavoitteiden saavuttamista. ”Ruokaa ilman peltoja” tarkoittaa ruoantuotantoratkaisuja, jotka eivät ole riippuvaisia maatalousmaasta. Mahdollisia vaihtoehtoja ovat esimerkiksi solumaatalous, eli mikrobien ja kasvisolujen hyödyntäminen rehun ja ruoan tuottamiseksi, uudet vertikaaliteknologiat vihannesten ja valkuaiskasvien viljelyyn ja LED- valaistukseen perustuvat kasvihuoneratkaisut proteiinipitoisten viljelykasvien kasvattamiseen.

Suomen 2035-hiilineutraaliustavoitteiden saavuttamisen osalta hankkeen ratkaisujen odotetaan mahdollistavan kasvihuonekaasupäästöjen huomattavan vähentämisen, mikä tukee Suomen 2035-hiilineutraaliustavoitetta. Ratkaisut vapauttavat maata muuhun kuin maatalouden käyttöön. Tämä mahdollistaa maan palauttamisen takaisin luonnolliseen tilaan, esimerkiksi metsittämisen ja luonnon monimuotoisuuden ja hiilensitomisen edistämisen. Hankkeessa sovelletaan sekä systeemistä että teknistä tutkimusta ja työ sisältää niin kestävyysarviointeja ja sidosryhmäyhteistyötä kuin teknologiakehitystä solumaatalouden ja vertikaaliviljelyn ja kasvihuoneratkaisujen osalta. (Hanke: Disruptiiviset ruoantuotantoteknologiat osana Suomen hiilineutraalisuustavoitteiden saavuttamista, ”Ruokaa ilman peltoja”, rahoittajana MMM, Hiilestä kiinni -tutkimus- ja innovaatio-ohjelma)

 

 

 

Vastaa

Moderaattori tarkastaa kommentit ennen niiden julkaisemista mahdollisten roskapostien tai muiden epäasiallisten viestin estämiseksi. Viive julkaisemiseen on enintään vuorokausi viikonloppuja tai juhlapyhiä lukuun ottamatta

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *