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स्थानीय रूप से उगाए गए भोजन के साथ शहरी आबादी की आपूर्ति व्यापक रूप से पेरी-शहरी या दूरदराज के ग्रामीण स्थानों में उगाए गए भोजन का उपयोग करके पारंपरिक आपूर्ति श्रृंखला के लिए अधिक संसाधन-कुशल विकल्प के रूप में देखी जाती है। शहरी क्षेत्रों में इनडोर, मृदुहीन खेती को विशेष रूप से टिकाऊ समाधान के रूप में चित्रित किया गया है, भोजन मील को कम करके, भूमि के उपयोग को कम करने और पानी की खपत में सुधार करके और पैदावार में सुधार करके। हालांकि, फसलों के लिए इष्टतम बढ़ती स्थितियों को सुनिश्चित करने के लिए, नियंत्रित-पर्यावरण खेतों सभी प्रकाश, तापमान, आर्द्रता और पानी के चक्रों के कृत्रिम नियंत्रण पर भरोसा करते हैं, और इसलिए स्थानीय जलवायु परिस्थितियों और मेजबान भवन की विशिष्ट विशेषताओं के आधार पर अत्यधिक ऊर्जा गहन हो सकते हैं। इसलिए शहरी खेतों के कार्बन उत्सर्जन को संभावित रूप से कम उत्सर्जन के विरुद्ध ध्यान से तौला जाना चाहिए, जैसे कि ग्रामीण और पेरी-शहरी खेतों से भोजन परिवहन करने से। बुनियादी ढांचे और परिचालन लागत के मामले में शहरी खेतों की ऊंची आर्थिक लागत को भी इस तरह के उद्यम के उपक्रम से पहले सावधानीपूर्वक मूल्यांकन करने की आवश्यकता है।

पर्यावरण स्थिरता

शहर के भीतर स्थित है और इसलिए उपभोक्ता के करीब, उच्च उपज शहरी कृषि को अक्सर परिवहन दूरी ('खाद्य मीलों') को काटने से ग्रामीण खाद्य उत्पादन की तुलना में कम कार्बन पदचिह्न होने का दावा किया जाता है। हालांकि, स्थानीय जलवायु परिस्थितियों और शहरी कृषि टाइपोग्राफी के आधार पर नियंत्रित वातावरण में फसल उत्पादन भी अत्यधिक ऊर्जा-सघन हो सकता है, जो इसके पर्यावरणीय प्रभावों को काफी बढ़ा सकता है। शुद्ध कार्बन पदचिह्न कृषि संचालन के लिए ऊर्जा के उपयोग के कारण उत्सर्जन पर निर्भर करता है, मौजूदा आपूर्ति श्रृंखला से संबंधित उत्सर्जन से बचा जाता है, जिसमें उत्पादन की आपूर्ति करने वाले खेतों की परिचालन ऊर्जा और परिवहन में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा शामिल है। यह यूरोप में बहुत अलग जलवायु क्षेत्रों से दो उदाहरणों द्वारा सचित्र किया जा सकता है। जब ग्लोबल वार्मिंग संभावित (GWP) पुर्तगाल में तीन उच्च तकनीक शहरी खेती परिदृश्यों के पानी, परिवहन और परिचालन ऊर्जा से संबंधित — एक पॉली कार्बोनेट छत ग्रीनहाउस, एक इमारत की ऊपरी मंजिल पर खिड़कियां और skylights के साथ एक ऊर्ध्वाधर खेत, और कोई के साथ एक पूरी तरह से अपारदर्शी ऊर्ध्वाधर खेत एक इमारत के भूतल पर प्राकृतिक प्रकाश के प्रवेश — टमाटर के लिए वर्तमान आपूर्ति श्रृंखला के GWP के साथ तुलना की गई थी, और एक काल्पनिक कम तकनीक बिना शर्त छत शहरी खेत के साथ, शीर्ष मंजिल खड़ी खेत और छत ग्रीनहाउस सबसे अच्छा समग्र पर्यावरण प्रदर्शन था, क्रमशः टमाटर के लिए मौजूदा आपूर्ति श्रृंखला की तुलना में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को आधा और एक तिहाई से काटने (बेनीस * एट अल। * 2017)। ये निष्कर्ष बार्सिलोना में एक छत ग्रीनहाउस के जीवन चक्र मूल्यांकन के परिणामों की पुष्टि करते हैं (सान्य-मेन्गुअल * एट अल। * 2013; सान्य-मेन्गुअल * एट अल। * 2015 ए। इसके विपरीत, Theurl * et al.* 2013 ने पाया कि ऑस्ट्रिया में गर्म ग्रीनहाउस में टमाटर का उत्पादन स्पेन और इटली से आयातित टमाटर की आपूर्ति श्रृंखला की तुलना में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को दोगुना उत्पन्न करता है। इसलिए, यह ध्यान रखना जरूरी है कि शहरी कृषि को परिवहन दूरी को काटने के लिए स्थायी होने का दावा किया जाता है, ऐसी ऊर्जा गहन सुविधाएं हर स्थान के लिए उपयुक्त नहीं हो सकती हैं, क्योंकि पूर्व लगातार उत्तरार्द्ध को ऑफसेट नहीं करता है।

हालांकि, बिल्डिंग-एकीकृत कृषि का पर्यावरणीय प्रदर्शन संभवतः कृषि प्रथाओं के युग्मन प्रवाह द्वारा बढ़ाया जा सकता है - गर्मी, पानी, सीओ2 — मेजबान भवन के प्रवाह के साथ, और निष्क्रिय कंडीशनिंग के कार्यान्वयन के माध्यम से सिस्टम की दक्षता को अनुकूलित करके तरीकों, जैसे थर्मल इन्सुलेशन, प्राकृतिक वेंटिलेशन, वाष्पशील शीतलन, और उच्च ऊर्जा-कुशल प्रौद्योगिकियों का उपयोग, जैसे एलईडी प्रकाश व्यवस्था।

आर्थिक स्थिरता

शहरी संदर्भों में वाणिज्यिक खेतों की आर्थिक व्यवहार्यता का मूल्यांकन उच्च पूंजी व्यय को ध्यान में रखते हुए किया जाना चाहिए - परंपरागत ग्रामीण खेतों की तुलना में - जो आंतरिक रूप से उनके शहरी स्थान से संबंधित हैं। तेजी से शहरीकरण के संदर्भ में, शहरी स्थान दुर्लभ और अत्यधिक प्रतिष्ठित है, और आम तौर पर नगर पालिकाओं द्वारा पूरा होने की मांग की जाने वाली प्राथमिक आवश्यकता खाद्य उत्पादन के बजाय आवास है, जिसे शहरी केंद्रों से आगे और आगे धकेल दिया जाता है। जबकि छत पर एकीकृत कृषि प्रणालियों को सौर फोटोवोल्टिक या सौर थर्मल जैसी अन्य छत वाली एकीकृत प्रौद्योगिकियों के साथ प्रतिस्पर्धा करना पड़ता है, इनडोर सिस्टम अन्य शहरी उपयोगों के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं जो आमतौर पर कृषि की तुलना में अधिक आर्थिक रूप से आकर्षक होते हैं, जैसे आवासीय या वाणिज्यिक कार्य। शहरी भूखंडों और इमारतों के लिए इस तरह की एक उच्च प्रतियोगिता अचल संपत्ति को और अधिक महंगा बनाती है (बेनिस और फेराओ 2018)।

दुनिया भर में, शहरी क्षेत्रों में भूमि की कीमत आम तौर पर अधिक होती है। ऊंचा किराए के अलावा, उच्च तकनीक वाणिज्यिक शहरी खेती एक पूंजीगत उद्योग है, क्योंकि इसमें स्थानीय नगरपालिका नियमों और बिल्डिंग कोड के अनुसार खेती के लिए मेजबान भवन का अनुकूलन शामिल है। इस शहरी बाधा को बीआईए (सेरोन-पाल्मा * एट अल। * 2012) के बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन के लिए प्रमुख बाधाओं में से एक के रूप में पहचाना गया था। शहरी खेत की लागत-प्रभावशीलता इसकी टाइपोग्राफी पर निर्भर करेगी। प्लांट कारखानों को समान उत्पादक/मी² प्राप्त करने के लिए ग्रीनहाउस की तुलना में भूमि क्षेत्र का केवल 10% होना चाहिए, और आसानी से किसी भी अव्यवस्थित भवन में बनाया जा सकता है। जबकि पूंजी लागत उच्च है1 — लगभग 15% एक ग्रीन हाउस की तुलना में अधिक - वार्षिक उत्पादकता लगभग 3000 सलाद सिर/वर्ग मीटर/वर्ष है, जो कि ग्रीनहाउस (लगभग 200 लेटिष सिर/वर्ग /वर्ष) के 15 गुना है। इस प्रकार संयंत्र कारखाने की प्रति यूनिट उत्पादन क्षमता प्रारंभिक लागत ग्रीनहाउस की तरह कम या ज्यादा होती है, हालांकि यह अनुमान मोटा होता है और कई कारकों के साथ बदलता रहता है (कोज़ाई* एट अल। * 2016)।

उच्च निवेश लागत को शामिल करने के अलावा, उच्च तकनीक वाणिज्यिक खेती प्रणाली अक्सर उनकी उच्च ऊर्जा आवश्यकताओं के कारण पर्याप्त परिचालन लागत का कारण बनती है (Thomaier et al 2015)। इसके अलावा, जबकि ग्रामीण खेतों में आम तौर पर कृषि के लिए सब्सिडी वाले पानी और ऊर्जा से लाभ होता है, शहरी क्षेत्रों में स्थित खेतों को ज़ोनिंग के अनुसार लागू जल आपूर्ति और ऊर्जा की शहरी लागतों का भुगतान करना पड़ता है। यदि खेत आवासीय क्षेत्र में स्थित है, तो लागत एक वाणिज्यिक क्षेत्र (बेनिस और फेराओ 2018 में स्थित है, तो लागत अधिक होगी।

प्रोडक्शंस लागत (श्रम, बिजली, मूल्यह्रास, और अन्य) दुनिया भर में भिन्न होती हैं। जापान में, उदाहरण के लिए, पौधों के कारखानों की घटक लागत औसतन, श्रम के लिए 25 -30%, बिजली के लिए 25 -30%, मूल्यह्रास के लिए 25 -35%, और अन्य उत्पादन लागत के लिए 20% (भूमि किराया, बीज, पानी, दीपक प्रतिस्थापन, कार्यालय सामान, पैकिंग सामग्री, वितरण लागत, आदि)। श्रम लागत इतनी अधिक है क्योंकि अधिकांश पौधे कारखाने छोटे पैमाने पर होते हैं, और इसलिए संचालन को मैन्युअल रूप से आयोजित किया जाना चाहिए। यह अनुमान लगाया गया है कि 1 हेक्टेयर के फर्श क्षेत्र के साथ 15 स्तरीय संयंत्र कारखाने को 300 से अधिक पूर्णकालिक कर्मचारियों की आवश्यकता है। इसकी तुलना में, 10 हेक्टेयर या उससे अधिक के फर्श क्षेत्र के साथ ग्रीनहाउस परिसर में अधिकांश संचालन स्वचालित होते हैं, और इसलिए प्रति हेक्टेयर केवल कुछ कर्मचारियों की आवश्यकता होती है (कोज़ाई* एट अल। * 2016)।

2014 में यूएस $4000/मी² के बारे में1 (कोज़ाई* एट अल। * 2016)

तालिका 1 ऊर्जा कुशल संयंत्र कारखाने के संस्कृति कक्ष में ऊर्जा रूपांतरण की प्रक्रिया को दर्शाता है। पौधों के फायदेमंद हिस्से में रासायनिक ऊर्जा के रूप में तय विद्युत ऊर्जा 1 -2% है। शेष विद्युत ऊर्जा संस्कृति कक्ष में गर्मी ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, इसलिए थर्मल अच्छी तरह से इन्सुलेटेड प्लांट फैक्ट्री की हीटिंग लागत शून्य है। संयंत्र कारखाने उत्पादन लागत प्रबंधन में, संयंत्र के खाद्य या प्रयोग करने योग्य हिस्से का वजन कुल संयंत्र वजन के वजन का प्रतिशत लागत प्रदर्शन में सुधार के लिए एक महत्वपूर्ण सूचकांक है। चूंकि जड़ों का उत्पादन करने के लिए विद्युत ऊर्जा का उपभोग किया जाता है, यदि जड़ें बिक्री योग्य नहीं हैं, तो पौधे के हवाई हिस्से के विकास से समझौता किए बिना रूट द्रव्यमान को कम किया जाना चाहिए।

लैंप द्वारा खपत ऊर्जा की मात्रा100%हल्की ऊर्जा लैंप द्वारा उत्सर्जित25 -35%हल्की ऊर्जा पत्तियों द्वारा अवशोषित15 -25% रासायनिक ऊर्जा पौधों में तय1.5 -2%रासायनिक ऊर्जा पौधों की बिक्री योग्य भाग में निहित1 -2%

तालिका 1: एक संयंत्र कारखाने में ऊर्जा रूपांतरण (Kozai* et al.* 2016 से)

बिजली से प्रकाश ऊर्जा तक रूपांतरण कारक को बेहतर बनाने के लिए उन्नत एल ई डी का उपयोग करके बिजली लागत को (1) कम किया जा सकता है; (2) पौधों की पत्तियों से अवशोषित करने के लिए दीपक द्वारा उत्सर्जित प्रकाश ऊर्जा के अनुपात को बढ़ाने के लिए अच्छी तरह से डिजाइन रिफ्लेक्टर के साथ प्रकाश प्रणाली में सुधार; (3) प्रकाश की गुणवत्ता में सुधार विकास और पौधों की गुणवत्ता में वृद्धि; (4) तापमान को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने, सीओ2 एकाग्रता, पोषक तत्व समाधान, आर्द्रता, और अन्य कारक; और (5) संस्कृति विधि और खेती के चयन में सुधार के द्वारा पौधों की बिक्री योग्य हिस्से का प्रतिशत बढ़ाना (Kozai et al. 2016)।

सौर पैनलों का उपयोग करके विद्युत लागत को भी कम किया जा सकता है। इस तरह के पूर्व गोदामों और कारखानों के रूप में मुक्त खड़े भवनों में शहरी संयंत्र कारखानों, एक घने शहरी मैट्रिक्स का हिस्सा हैं जो इमारतों में स्थित लोगों की तुलना में अपनी बिजली पैदा करने के लिए और अधिक संभावनाएं हैं। मुक्त खड़े संयंत्र कारखानों को बिजली देने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा इमारत के आयामों पर आकस्मिक है। जब एक इमारत एक बड़े क्षेत्र में रहती है, तो प्रकाश और पानी की आवश्यकताओं में वृद्धि होती है, लेकिन छत पर सौर पैनलों के माध्यम से उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा और संभावित रूप से मुखौटा भी होती है। सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न की जा सकने वाली शक्ति की मात्रा स्पष्ट रूप से पौधे कारखाने के भौगोलिक स्थान पर निर्भर करती है।

संयंत्र कारखाने में सिंचाई के लिए शुद्ध पानी की खपत एक ग्रीनहाउस के बारे में 2% है, क्योंकि पौधों के पत्तों से परिवर्धित जल वाष्प का लगभग 95% तरल पानी के रूप में एयर कंडीशनर के ठंडा पैनल (वाष्पीकरण) पर संघनित होता है, जिसे एकत्र किया जाता है और फिर पोषक तत्व में वापस आ जाता है नसबंदी के बाद समाधान टैंक संस्कृति बेड से सूखा पोषक तत्व समाधान भी नसबंदी के बाद पोषक तत्व समाधान टैंक में लौटा दिया जाता है। इस प्रकार टैंक में पानी की मात्रा को जोड़ा जाना चाहिए, कटाई वाले पौधों द्वारा रखे गए पानी की मात्रा और हवा के अंतराल के माध्यम से जल वाष्प के रूप में बाहर निकल जाने वाली राशि के बराबर होती है। इसी तरह, पोषक तत्व की मात्रा जो कि जोड़ा जाता है, कटाई वाले पौधों द्वारा अवशोषित पोषक तत्वों की मात्रा के बराबर होती है। इस प्रकार पानी और पोषक तत्व उपयोग की दक्षता क्रमशः 0.95 और 0.90 से अधिक है (कोज़ाई* एट अल। * 2016)।

शहरी खेती और परिपत्र अर्थव्यवस्था

परिपत्र अर्थव्यवस्था वर्तमान में पर्यावरण आर्थिक वैज्ञानिकों के बीच सबसे अधिक चर्चा की शर्तों में से एक है और यह यूरोपीय संघ क्षितिज 2020 रणनीति का एक फोकस है। इसका मूल परिभाषित तत्व संसाधनों का 'पुनर्स्थापनात्मक उपयोग' है: त्याग किए गए कचरे बनने के बजाय, कच्चे माल का पुनर्नवीनीकरण और पुन: उपयोग किया जाता है (गीसेंडॉर्फ़ और पिएट्रुला 2018)। शहरी कृषि इस दृष्टिकोण को गले लगाने के लिए विभिन्न संभावनाएं प्रदान करती है, जिसे द प्लांट द्वारा सबसे अच्छा उदाहरण दिया जाता है। 2010 में, सामाजिक उद्यम बबली डायनेमिक्स एलएलसी ने शिकागो में एक पूर्व मीटपैकिंग प्लांट हासिल किया और भोजन और खेती के व्यवसायों के लिए भवन का उपयोग करने की एक योजना विकसित की, जिससे एक 'खाद्य में एक विनिवेश समुदाय को बहुत जरूरी नौकरियां वापस लाया जा सके 'रेगिस्तान स्वस्थ भोजन विकल्प की कमी। 8686 मीटर2 सुविधा वर्तमान में इनडोर और आउटडोर खेतों, kombucha और बियर ब्रुअरीज, एक बेकरी, एक पनीर वितरक, एक कॉफी रोस्टर, और अन्य खाद्य उत्पादकों और वितरकों सहित एक दर्जन से अधिक छोटे व्यवसायों, से अधिक घरों। 2018 की शुरुआत में, सुविधा के आधार पर लगभग 85 पूर्णकालिक समकक्ष कर्मचारी पद थे। संयंत्र अभी भी निर्माणाधीन है और लगभग 70% पट्टे पर दिया गया है; 2019 में पूर्ण अधिभोग की उम्मीद है।

अपशिष्ट, संसाधन और ऊर्जा लूप को बंद करने के मॉडल पर स्थापित, यह संयंत्र यह दिखाने के लिए काम कर रहा है कि वास्तव में टिकाऊ शहरी खाद्य उत्पादन कैसा दिखता है। नियोजित एनारोबिक डाइजेस्टर एक महत्वपूर्ण विशेषता है, क्योंकि इसे कई मूल्यवान आउटपुट बनाने के लिए पारंपरिक रूप से 'अपशिष्ट' माना जाता है, इसका पुन: उपयोग करके कई महत्वपूर्ण मुद्दों को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इमारत से अपशिष्ट डाइजेस्टर द्वारा संसाधित कचरे की मात्रा का एक अंश होगा, फिर भी डाइजेस्टर यह प्रदर्शित करेगा कि खाद्य उत्पादन व्यवसाय, जो आम तौर पर अपशिष्ट और ऊर्जा गहन होते हैं, अपशिष्ट लूप को बंद करके स्थायी रूप से संचालित कर सकते हैं। चित्रा 8 संयंत्र में पूर्ण अधिभोग पर प्रत्याशित विभिन्न प्रक्रियाओं का एक वैचारिक आरेख है।

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चित्रा 8: द प्लांट, शिकागो में अपशिष्ट (हरा) और ऊर्जा/गैस (नारंगी) चक्र

*कॉपीराइट © Aqu @teach परियोजना के भागीदार Aqu @teach एप्लाइड साइंसेज के ज्यूरिख विश्वविद्यालय (स्विट्जरलैंड), मैड्रिड के तकनीकी विश्वविद्यालय (स्पेन), जुब्लजाना विश्वविद्यालय और बायोटेक्निकल सेंटर नाक्लो (स्लोवेनिया) के सहयोग से ग्रीनविच विश्वविद्यालय के नेतृत्व में उच्च शिक्षा (2017-2020) में एक Erasmus+सामरिक भागीदारी है। । *

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