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O fornecimento de alimentos cultivados localmente às populações urbanas é amplamente visto como uma alternativa mais eficiente em termos de recursos à cadeia de abastecimento convencional usando alimentos cultivados em locais periurbanos ou rurais remotos. O cultivo interno e sem solo em áreas urbanas é retratado como uma solução particularmente sustentável, reduzindo quilómetros de alimentos, minimizando o uso da terra e o consumo de água e melhorando os rendimentos. No entanto, para garantir condições de crescimento ideais para as culturas, as fazendas de ambiente controlado dependem do controle artificial da luz, temperatura, umidade e ciclos de água, e podem, portanto, ser altamente intensas em energia, dependendo das condições climáticas locais e das características específicas do edifício hospedeiro. Por conseguinte, as emissões de carbono das explorações urbanas devem ser cuidadosamente ponderadas em relação às emissões potencialmente reduzidas, como as do transporte de alimentos provenientes de explorações rurais e periurbanas. Os elevados custos económicos das explorações urbanas, tanto em termos de custos de infra-estrutura como de exploração, também precisam de ser cuidadosamente avaliados antes de empreenderem tal empreendimento.

Sustentabilidade

Localizada dentro da cidade e, portanto, mais próxima do consumidor, a agricultura urbana de alto rendimento é muitas vezes reivindicada como tendo uma pegada de carbono menor do que a produção de alimentos rurais, reduzindo as distâncias de transporte (“milhas de alimentos”). No entanto, dependendo das condições climáticas locais e da tipologia agrícola urbana, a produção de culturas em ambientes controlados também pode ser altamente intensiva em energia, o que pode agravar consideravelmente seus impactos ambientais. A pegada líquida de carbono depende das emissões causadas pelo uso de energia para a exploração agrícola versus emissões evitadas relacionadas com a cadeia de abastecimento existente, incluindo a energia operacional das explorações que fornecem os produtos, e a energia utilizada no seu transporte. Isto pode ser ilustrado por dois exemplos de zonas climáticas muito diferentes na Europa. Quando o Potencial de Aquecimento Global (PAG) se relacionou com a água, o transporte e a energia operacional de três cenários agrícolas urbanos de alta tecnologia em Portugal — uma estufa de policarbonato no telhado, uma quinta vertical com janelas e clarabóias no último andar de um edifício, e uma quinta vertical completamente opaca sem penetração de luz natural no rés-do-chão de um edifício — foram comparados com o PAG da atual cadeia de abastecimento para tomates, e com uma hipotética fazenda urbana incondicionada de baixa tecnologia, a fazenda vertical do último andar e a estufa do telhado tiveram o melhor desempenho ambiental global, reduzir, respectivamente, as emissões de gases com efeito de estufa em metade e em um terço em comparação com a cadeia de abastecimento existente para tomates (Benis et al. 2017). Estes resultados corroboram os resultados de uma avaliação do ciclo de vida de uma estufa de cobertura em Barcelona (Sanyé-Mengual et al. 2013; Sanyé-Mengual et al. 2015a). Em contrapartida, Theurl et al. 2013 constatou que a produção de tomates em estufas aquecidas na Áustria gerou o dobro das emissões de gases com efeito de estufa em comparação com a cadeia de abastecimento de tomates importados de Espanha e de Itália. Por conseguinte, é essencial ter em mente que, embora se afirme que a agricultura urbana é sustentável para reduzir as distâncias de transporte, tais instalações com uso intensivo de energia podem não ser adequadas a todos os locais, uma vez que a primeira não compensa de forma consistente a segunda.

No entanto, o desempenho ambiental da Agricultura Edifício Integrado pode ser potencializado pelo acoplamento de fluxos das práticas agrícolas — calor, água, CO2 — com fluxos do edifício anfitrião, e pela otimização da eficiência do sistema através da implementação do condicionamento passivo , tais como isolamento térmico, ventilação natural, resfriamento evaporativo e o uso de tecnologias altamente eficientes em termos energéticos, como iluminação LED.

Sustentabilidade

A viabilidade econômica das fazendas comerciais em contextos urbanos deve ser avaliada tendo em conta os gastos de capital mais elevados — em comparação com as fazendas rurais convencionais — que estão intrinsecamente relacionados à sua localização urbana. Num contexto de urbanização rápida, o espaço urbano é escasso e altamente cobiçado, e a principal necessidade que geralmente se procura ser satisfeita pelos municípios é a habitação e não a produção de alimentos, que é afastada cada vez mais dos centros urbanos. Embora os sistemas agrícolas integrados no telhado tenham de competir com outras tecnologias integradas no telhado, como a energia solar fotovoltaica ou a energia solar térmica, os sistemas interiores competem com outras utilizações urbanas que são geralmente mais economicamente atraentes do que a agricultura, como funções residenciais ou comerciais. Uma competição tão elevada para parcelas e edifícios urbanos torna os imóveis cada vez mais caros (Benis & Ferrão 2018).

Em todo o mundo, o preço da terra é geralmente alto em áreas urbanas. Além das rendas elevadas, a agricultura urbana comercial de alta tecnologia é uma indústria de capital intensivo, pois envolve a adaptação do edifício anfitrião para cultivo, de acordo com os regulamentos municipais locais e códigos de construção. Esta restrição urbana foi identificada como uma das principais barreiras para a implementação em larga escala do BIA (Cerón-Palma et al. 2012. A relação custo-eficácia da fazenda urbana dependerá da sua tipologia. As fábricas de plantas precisam de apenas 10% da área de terra em comparação com estufas para obter a mesma produtividade/m², e podem ser facilmente construídas em qualquer edifício abandonado. Enquanto os custos de capital são elevados1 — cerca de 15% maior do que o de uma estufa — a produtividade anual é de cerca de 3000 cabeças de alface por m²/ano, que é 15 vezes a de uma estufa (cerca de 200 cabeças de alface por m²/ano). Assim, o custo inicial por unidade de capacidade de produção de uma fábrica é mais ou menos o mesmo que o de uma estufa, embora esta estimativa seja áspera e varie com muitos fatores (Kozai et al. 2016).

Além de envolver altos custos de investimento, os sistemas agrícolas comerciais de alta tecnologia muitas vezes levam a custos operacionais substanciais devido às suas necessidades energéticas elevadas (Thomaier et al. 2015). Além disso, enquanto as explorações rurais geralmente beneficiam de água e energia subsidiadas para a agricultura, as explorações situadas em zonas urbanas têm de pagar os custos urbanos do abastecimento de água e da energia, aplicáveis de acordo com o zoneamento. Se a fazenda estiver localizada em zona residencial, os custos serão maiores do que se estiver localizada em zona comercial (Benis & Ferrão 2018.

Os custos de produção (mão-de-obra, electricidade, depreciação e outros) variam em todo o mundo. No Japão, por exemplo, os custos de componentes das fábricas são, em média, 25 -30% para a mão-de-obra, 25 -30% para a electricidade, 25 -35% para a depreciação e 20% para outros custos de produção (renda de terras, sementes, água, substituição de lâmpadas, artigos de escritório, materiais de embalagem, custos de entrega, etc.). Os custos de mão-de-obra são tão elevados porque a maioria das fábricas são de pequena escala e, portanto, as operações de manuseio têm de ser conduzidas manualmente. Estima-se que uma fábrica de 15 níveis com uma área útil de 1 ha precise de mais de 300 funcionários em tempo integral. Em comparação, a maioria das operações de manuseio em um complexo de estufa com uma área útil de 10 ha ou mais são automatizadas e, portanto, precisam de apenas alguns funcionários por hectare (Kozai et al. 2016).

1 sobre US$4000/m² em 2014 (Kozai et al. 2016)

A Tabela 1 mostra o processo de conversão de energia em uma sala de cultura de uma fábrica de energia eficiente. A energia elétrica fixada como energia química na parte comercializável das plantas é de 1 -2%. A energia elétrica restante é convertida em energia térmica na sala de cultura, de modo que o custo de aquecimento de uma fábrica termicamente bem isolada é zero. Na gestão dos custos de produção da fábrica de plantas, o percentual de peso da parte comestível ou utilizável da planta para o peso total da planta é um índice importante para melhorar o desempenho dos custos. Uma vez que a energia elétrica é consumida para produzir as raízes, se as raízes não forem comercializáveis, a massa radicular deve ser minimizada sem comprometer o crescimento da parte aérea da planta.

Quantidade de energia consumida pelas lâmpadas100%Energia luminosa emitida pelas lâmpadas25 -35%Energia luminosa absorvida pelas folhas15 -25% Energia química fixada em plantas1,5 -2%Energia química contida em parte comercializável de plantas1 -2%

Quadro 1: A conversão de energia numa fábrica (de Kozai et al. 2016)

O custo da eletricidade pode ser reduzido (1) usando LEDs avançados para melhorar o fator de conversão da energia elétrica para a luz; (2) melhorar o sistema de iluminação com refletores bem projetados para aumentar a relação entre a energia luminosa emitida pelas lâmpadas e a absorvida pelas folhas da planta; (3) melhorar a qualidade da luz para melhorar o crescimento e a qualidade das plantas; (4) controlar de forma otimizada a temperatura, a concentração de CO2 , a solução de nutrientes, a umidade e outros fatores; e (5) aumentar a porcentagem da parte comercializável das plantas, melhorando o método de cultura e a seleção das cultivares (Kozai et al. 2016).

Os custos de eletricidade também podem ser reduzidos usando painéis solares. As fábricas de plantas urbanas em edifícios independentes, como antigos armazéns e fábricas, têm mais possibilidades de gerar eletricidade própria do que aquelas localizadas em edifícios que fazem parte de uma densa matriz urbana. A quantidade de energia necessária para alimentar fábricas independentes depende das dimensões do edifício. Quando um edifício ocupa uma área maior, as necessidades de iluminação e água aumentam, assim como a quantidade de energia disponível através de painéis solares no telhado e, potencialmente, na fachada. A quantidade de energia que pode ser gerada pelos painéis solares obviamente depende da localização geográfica da fábrica da fábrica.

O consumo líquido de água para irrigação em uma fábrica de plantas é de cerca de 2% do de uma estufa, pois cerca de 95% do vapor de água transpurado das folhas da planta é condensado no painel de resfriamento (evaporador) dos aparelhos de ar condicionado como água líquida, que é coletada e devolvida ao nutriente após a esterilização. A solução nutritiva drenada dos leitos de cultura também é devolvida ao tanque de solução nutritiva após a esterilização. Assim, a quantidade de água que precisa ser adicionada ao tanque é igual à quantidade de água mantida pelas plantas colhidas, e a quantidade que escapa para fora como vapor de água através de aberturas de ar. Da mesma forma, a quantidade de nutriente que é adicionada é igual à quantidade de nutrientes absorvidos pelas plantas colhidas. Assim, a eficiência do uso de água e nutrientes é superior a 0,95 e 0,90 respectivamente (Kozai et al. 2016.

A agricultura urbana e a economia circular

A economia circular é actualmente um dos termos mais discutidos entre os cientistas económicos ambientais e é um dos pontos fulcrais da Estratégia Horizonte 2020 da União Europeia. O seu principal elemento definidor é a “utilização restaurativa” dos recursos: em vez de se tornarem resíduos descartados, as matérias-primas são recicladas e reutilizadas (Geisendorf & Pietrulla 2018). A agricultura urbana oferece várias possibilidades para adotar essa abordagem, o que é melhor exemplificado por A Fábrica. Em 2010, a empresa social Bubbly Dynamics LLC adquiriu uma antiga fábrica de empacotamento de carne em Chicago e desenvolveu um plano para usar o edifício como um espaço para incubação de empresas de alimentos e agricultura, trazendo assim empregos muito necessários de volta a uma comunidade desinvestida em um 'alimento desert' falta de opções alimentares saudáveis. A instalação de 8686m2 atualmente abriga mais de uma dúzia de pequenas empresas, incluindo fazendas internas e externas, cervejarias kombucha e cerveja, uma padaria, um distribuidor de queijo, um torrefador de café e outros produtores e distribuidores de alimentos. No início de 2018, havia aproximadamente 85 posições de funcionários equivalentes a tempo inteiro baseadas na instalação. A Fábrica encontra-se ainda em construção e encontra-se a cerca de 70% arrendada; a ocupação total está prevista para 2019.

Fundada em um modelo de fechamento de resíduos, recursos e circuitos de energia, a fábrica está trabalhando para mostrar como é a produção de alimentos urbanos verdadeiramente sustentável. O digestor anaeróbio planejado é uma característica fundamental, pois é projetado para resolver vários problemas críticos reutilizando o que é convencionalmente considerado 'desperdício', a fim de criar várias saídas valiosas. Os resíduos do edifício serão uma fração do volume de resíduos processados pelo digestor, mas o digestor demonstrará que mesmo as empresas de produção de alimentos, que são tipicamente intensas em resíduos e energia, podem operar de forma sustentável fechando os circuitos de resíduos. A Figura 8 é um diagrama conceitual dos vários processos previstos na Planta em plena ocupação.

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Figura 8: Ciclos de resíduos (verdes) e energia/gás (laranja) na The Plant, Chicago

*Copyright © Parceiros do Projeto Aqu @teach. Aqu @teach é uma Parceria Estratégica Erasmus+ no Ensino Superior (2017-2020) liderada pela Universidade de Greenwich, em colaboração com a Universidade de Zurique de Ciências Aplicadas (Suíça), a Universidade Técnica de Madrid (Espanha), a Universidade de Liubliana e o Centro Biotécnico Naklo (Eslovénia) . *

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