Гидропонная мини-ферма — конструктор полезного урожая
Фото 1. Опытный образец мини-фермы
Климатические условия в течение последних 50 лет продолжают меняться. Резкое подорожание некоторых сельхозкультур, в частности свеклы, картофеля и моркови, простых для выращивания и исконно продуктивно произрастающих на территории страны, свидетельствует о необходимости реорганизации подхода к планируемому производству сырья для пищевой промышленности.
Выходом из сложившейся ситуации может стать сити-фермерство. На данный момент оно основывается на гидропонном чистом выращивании заданных объемов определенных видов растений высокого качества. Однако в будущем это направление, очевидно, должно включать гораздо более широкий спектр методов возделывания наибольшего количества полезных культур.
ГЛОБАЛЬНЫЕ СЛОЖНОСТИ
Одна из стоящих сегодня перед человечеством задач, поиск решения которой становится все актуальнее, заключается в создании инженерно-биологических консорциумов, способных обеспечить человека максимальным количеством необходимых ресурсов, обычно получаемых в природе, с наименьшим ущербом для окружающего мира и на минимальной площади. На пути к преодолению данной проблемы человечество сможет решить сложности с нехваткой продуктов, повысить качество жизни за счет улучшения питания и сырья для медицинской и пищевой промышленности, сократить в разы количество отходов при производстве, упаковке и доставке продовольствия, перерабатывать буквально на месте часть остатков с применением их в виде удобрений. Реальная необходимость в создании инженерно-биологических конструкций ярко проявилась во время продолжительной всеобщей самоизоляции 2020 года, когда жители мегаполисов по всему миру испытали нехватку свободного выбора продуктов питания и медицинских препаратов.
Подавляющее большинство компактных установок для выращивания микрозелени или других культур представляет собой портативные гидропонные системы с освещением или без него либо аквапонные решения — пластиковые аквариумы с возможностью установки горшочков в крышке. Однако специалистами была разработана другая комплексная мобильная установка, то есть мини-ферма, для использования в бытовых и образовательных целях.
В ТРИ УРОВНЯ
Базовая комплектация устройства включает три модуля для выращивания растений на основе трех методов: почвенный, субстратный и аэропонный. Первый представляет собой емкость для наполнения грунтом, второй — простейшую гидропонную систему погружного типа с использованием твердого субстрата, например керамзита, кокоса, минеральной ваты. Третий блок разработан с применением технологии распыления питательного раствора в прикорневой зоне. Мини-ферма также оборудована системами полива с насосом и накопительной емкостью, освещения с диодными лентами сине-красного спектра, таймерами для регулирования частоты необходимых операций.
Конструктивно установка представляет собой трехуровневую структуру, состоящую из полок и оснащенную механизмом для регуляции верхней поверхности в зависимости от высоты выращиваемых объектов. На нижнем ярусе располагаются в удобном порядке модули, а средний уровень находится на высоте верхнего края емкостей, удерживая их в нужном положении и выполняя вспомогательные функции для размещения дополнительных датчиков контроля за состоянием среды и субстрата. На верхнем модуле располагается емкость с питательным раствором для полива растений. Количество резервуаров может варьироваться, однако для удобства эксплуатации параметры освещения и состав питательных смесей рекомендуется оставить одинаковыми.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ СБОРКА
Мини-ферма поставляется в виде конструктора — комплекта оборудования с инструкцией по сбору и методическими рекомендациями в цифровом и аналоговом видах по безопасной эксплуатации и возможностям доработки под заданные условия. На основе обычной комплектации можно просто выращивать растения и пряные травы для своего стола, а также на минимальном пространстве проработать модели сити-ферм и инженерно-биологических конструкций разной степени свободы, предназначенных для различных площадей и ситуаций использования: в базовых, экстремальных условиях, с целью получения максимального прироста биомассы в кратко- и долгосрочной перспективах. Установка отвечает основным требованиям по эксплуатации в домашних условиях и работы с детьми, отличается надежностью, безопасностью, простотой и эргономичностью конструкции, продуктивностью, проверенной экспериментально.
Фото 2. Пример работы с базовым оборудованием.
Мини-ферма была разработана на основе наборов базового оборудования для выращивания культур для финала Олимпиады НТИ трека «Инженерные биологические системы: Агробиотехнологии». Сконструированный опытный образец позволяет заменить простейшие средства и элементы оснащения, используемые для работы с растениями, на более компактные и функциональные. Следует отметить, что установка подобной мини-фермы дома является первым шагом к персонализированному питанию для каждого человека. Правильный подбор и постоянное употребление в рационе свежих продуктов помогают корректировать проявления некоторых хронических заболеваний и улучшать общее самочувствие пользователя.