Így is lehet: teljesen zárt növényhajtató berendezés

Napjaink zöldségtermesztésében megfigyelhető, hogy egyre szélesebb a gazdaságosan működtethető termesztési rendszerek köre. Megtalálják helyüket és piacukat például a biodinamikus és más ökológiai szemléletű termesztési módszerek ugyanúgy, mint az egyszerűbb és az intenzív szabadföldi termesztéstechnológiák, valamint a fűtetlen zöldséghajtatás és a korszerű, high-tech termesztő berendezésekben folyó termesztés is.

A FAO egyik tanulmánya viszont figyelmeztet, hogy a 2050-re várhatólag 9,3 milliárd főre növekvő világnépesség (melyből 6,3 milliárd fő lesz városlakó) élelmezése valószínűleg csak a termesztés intenzifikálásával valósítható majd meg, a természeti erőforrások korlátozottsága miatt. Becslésük szerint a szükséges plusz termésmennyiség csak 10 %-ban lesz köszönhető a termőterületek növekedésének és 90 %-ban a termésátlagok emelkedésének.

A korszerű zöldséghajtató termesztő berendezésekben egyértelműen az a cél, hogy minden környezeti tényezőt minél inkább az adott faj és fenológiai stádium számára optimális szinten tartsanak, és így a lehető legmagasabb termésátlagot érjék el. Komputer vezérelt rendszerekkel szabályozzák a hőmérsékletet, a légcserét, a szén-dioxid-szintet, a vízellátást és a tápanyagszintet. Az ilyen berendezésekben a biotikus tényezők, a kártevők és a kórokozók is sokkal jobban kézben tarthatók.

Tapasztalatok szerint a környezeti tényezők teljesen precíz szabályozását még leginkább a szoláris radiáció, a besugárzás teszi nehézzé. A beérkező fény szögére és összetételére nem sok befolyásunk van, ráadásul a besugárzás nagymértékben befolyásolja a termesztő berendezés hőmérsékletét és páratartalmát. A hőmérséklet csökkentése érdekében szükségszerű a szellőztetés, amelynek mind a széndioxid-tárgyázás, mind a kártevők és kórokozók kint tartása szempontjából negatív hatása van.

Emiatt már régen felmerült az az elképzelés, hogy le kellene mondani a szoláris radiációról, mint ingyen energiaforrásról és teljesen zárt rendszerekben, csak pótmegvilágítást használva termesszünk növényeket. Vagyis a növényélettani kutatásokból már régóta ismert fitotronokhoz hasonló berendezésekben folyatassunk árutermesztést, ahol a külső környezeti tényezőktől teljesen független a belső környezeti tényezők alakulása.

Ez ma már nemcsak elképzelés. Egyre több országban jelennek meg ezek a termesztő rendszerek, elsősorban a palántákat, levélzöldségeket és egyes gyógynövényeket előállítására. A természetes fényről való teljes lemondás első hallásra őrültségnek, nonszensznek tűnik.

De gondoljunk bele például, hogy egy csapadékosabb nyár után hányszor hallunk olyat korszerű öntözőrendszerekkel rendelkező termesztőktől, hogy bárcsak egyáltalán ne esne az eső. Mert akkor sokkal jobban kézben tudnák tartani a növényi életfolyamatokat, a növényvédelmet és más termesztési műveleteket. Jelen cikk célja, hogy objektív módon bemutassa a teljesen zárt növényhajtató rendszereket, elsősorban, de nem kizárólag, a 2016-ban megjelent Plant Factory című könyvből nyert információkra támaszkodva.

A növénygyárak Távol-Keleten népszerűbbek

Az árutermesztési célt szolgáló teljesen zárt növényhajtató rendszerekkel kapcsolatos kutatások az 1970-es években kezdődtek az Egyesült Államokban és Japánban. A legelső berendezést a General Electric hozta létre, amely a 80-as évek elejéig működött.

Japánban az első árutermesztő egység 1983-ban kezdett el termelni. A kezdeti próbálkozások kudarca elsősorban annak volt tulajdonítható, hogy a magas beruházási és működési költségek miatt nem állták meg a versenyt a hagyományos termesztéssel szemben. A közben lezajlott technológiai fejlődés azonban változtatott ezen. Nagy előrelépést jelentett például a LED-világítás megjelenése a korábban használt fluoreszcens lámpákkal szemben. Ezeket a berendezéseket Észak-Amerikában elsősorban „indoor vertical growing system”-nek (IVGS), azaz beltéri függőleges termesztő rendszernek, míg Japánban, talán kevésbé szerencsés módon, „plant factory with artificial lighting”-nak (PFAL), azaz mesterséges megvilágítású növénygyárnak nevezik.

A japán Chiba egyetemén Kozai professzor vezetésével 2000-re fejlesztették ki azt a 15 m²-es alapterületű, hétszintű polcokkal berendezett alapegységet, mely palántanevelési célokat szolgál és 2004-től kereskedelmi forgalomban is kapható, „nae terrace”, azaz palánta terasz néven. Egy ilyen egység jelenleg 8 millió jenbe kerül (1 jen kb. 2,6 forint). Számítások szerint optimális esetben évente akár 3 millió palántát is fel lehetne nevelni benne. A legnagyobb ilyen jellegű, 21 alapegységből álló japán üzemben évi 10 millió palántát állítanak elő. 2014 végén Japánban több mint 300 helyen használtak ilyen berendezéseket palántanevelési és mintegy 200 helyen levélzöldség termesztési célra.

Napi 50.000, azaz évi 18 millió fej salátát állítanak elő ilyen módon, ami az országos produktum mindössze 1%-a. A Plant Factory rendszerek rohamos ütemben terjednek a szigetországban, természetesen nem függetlenül a beruházásokat elősegítő 50%-os mértékű állami támogatástól. Az egyik legnagyobb japán ipari konglomerátum 50 láb (15,24 m) hosszú konténerekből alakított ki ilyen egységeket, melyeket kulcsra készen exportálnak a közel-keleti országokba, darabonként mintegy 50 millió jenért.

Kelet-Ázsia más országaiban is egyre népszerűbbek a teljesen zárt növényhajtató berendezések. Tajvanon 2014 szeptemberében 56 üzem működött, köztük egy napi 60.000 db levélzöldséget (kb. 2,5 t) előállítóval, ami a maga nemében valószínűleg a legnagyobb volt akkor a világon. Japánhoz hasonlóan Tajvan is elkezdte e berendezések exportját, elsősorban Kínába és a Perzsa-öböl menti országokba. Kínában 2002 óta foglalkoznak ezzel a technológiával és 2013-ban 30 ilyen üzem működött, összesen mintegy 6.000 m²-nyi alapterületen. Dél-Koreában csak 2009-ben kezdte el működését az első árutermesztési célú egység, de öt évvel később már 30 ilyen cég volt, évi közel 600 millió dolláros iparágat létrehozva.

A világ más részein még annyira sem terjedt el ez a termesztési mód, mint Kelet-Ázsiában, de más országokban is aktívan foglalkoztatja a kutatókat és a vállalkozókat a zárt termesztőrendszerek kérdése. Észak-Amerikában a 2000-es évek elejétől gyógyszerek növényi alapanyagának előállításához („molecular farming”) kezdték el felhasználni e berendezéseket. Az USA-ban az űrkutatás kapcsán is kiemelten foglalkoznak e témával, de pl. az ország antarktiszi kutatóbázisán is működik egy 22 m²-es egység, melyben 30 különböző fajt termesztenek az év során. Hollandiában az első árutermelő termesztőegység 2010-ben kezdte meg működését és Svédországban, Svájcban és Nagy-Britanniában is terveznek hasonlókat.

Szerkezeti egységek

A teljesen zárt növényhajtató berendezések viszonylag jól elkülöníthető egységekből tevődnek össze (1. ábra).

Elsőként említhető a berendezések fala, mely hő- és légszigetelt. A hőátbocsátási tényezőnek maximum 0,15 W/m²/K-nek, a légcsereszámnak maximum 0,015 db/órának kell lennie. A belső térben helyezkedik el a polcrendszer, amely típustól függően 4-16 szintű és kialakítása lehetővé teszi a vízkultúrás termesztés kialakítását. A szintek közötti távolság 40-50 cm és minden szint külön megvilágításban részesül (1. kép).

Sok berendezésben még fluoreszcens lámpák működnek, de 2005 óta folyamatosan növekszik a LED-et alkalmazó egységek aránya (2. kép).

A légcseréről, valamint a megfelelő hőmérséklet és páratartalom biztosításáról a légkondicionáló-evaporátor egység gondoskodik. A rendszer része még a szén-dioxid-trágyázás, mellyel 1.000-2.000 ppm-es szintet biztosítanak, illetve egy tápoldatozó rendszer, mely keringteti és szükség esetén fertőtleníti is a tápoldatot. Külön egységként kezelik a környezeti tényezők szabályozását biztosító berendezést. Lényeges még egy zsilipszerű, aktív légáramú bejárat biztosítása, a növényvédelmi problémák elkerülése érdekében. A termesztő egységek padlóját általában epoxi-gyantával fedik a könnyebb tisztíthatóság érdekében.

Érvek és ellenérvek

E termesztési rendszer kritikusai elsősorban a magas beruházási és működési költségeket szokták felhozni, illetve azt, hogy ilyen mértékű erőforrás-felhasználással nem lehet gazdaságosan és fenntartható módon növénytermesztést folytatni. Valóban nem olcsók e rendszerek, mind beruházási, mind működési költségeiket tekintve. 2014-ben egy konkrét, 15 polcszintű berendezés fajlagos beruházási költsége 4.000 $/m² volt, ami kb. 15-25-szöröse még a legmodernebb üvegházakénak is. A működési költségek zömét az energia-, a munkaerő-, illetve az amortizációs költségek teszik ki.

Az energiafelhasználás 75-80%-a a megvilágításra, 15-20%-a pedig a légkondicionálásra fordítódik. A japán mezőgazdasági minisztérium 2014-es felmérése alapján a vizsgált 165 üzem negyede volt nyereséges, a fele nullszaldós, negyede pedig veszteséges. Megállapították, hogy a nyereségességhez legalább az előállított termékek 90%-át jó áron kell tudni értékesíteni. Azok az üzemek voltak veszteségesek melyekben a nem megfelelő hozzáértés miatt a minőségi áru aránya ennél alacsonyabb volt.

A módszer hívei azt hangsúlyozzák, hogy innentől már csak olcsóbb lesz ez a termesztési rendszer. Hiszen valójában egy még csak 10-15 éves, nem teljesen kiforrott technológiáról van szó, rengeteg lehetőség van még a javítására, gazdaságosabbá tételére. Japán számítások szerint a beruházási költségek a mostanihoz képest akár 20-40 %-kal, az egységnyi árutömegre jutó termesztési költségek pedig 20-50 %-kal lesznek mérsékelhetőek. Jól működő üzemekben az egy palántára jutó energiaköltség már most is 0,48-1,06 jen, azaz mintegy 1-3 forint. A hagyományos növényházi termesztéshez képest a tenyészidő a felére, a tősűrűség a duplájára növelhető bizonyos kultúráknál.

Az erőforrások felhasználási hatékonyságát („resource use efficiency”) pedig a módszer egyik legnagyobb előnyének tekintik. Kísérleti adatok alapján a vízfelhasználás hatékonysága 97%, a szén-dioxidé 95%, a tápanyagoké pedig közel 100%. Tehát a rendszerbe bevitt anyagok zöméből eladható termék lesz, kevés megy pocsékba. A növények által előállított energiamennyiség viszont valóban csak 1,5-6 %-a a felhasznált elektromos energiának. A magas energiaköltségekkel szemben azt hozzák fel érvéként, hogy a növényházi termesztésben sincs ingyen a napsugárzás hasznosítása, hiszen ehhez nagyméretű növényházi struktúrára, árnyékoló ernyőre és esetleg hűtőrendszerre van szükség.

Előny, hogy a teljesen zárt rendszerben növényvédő szer mentesen lehet termelni, nincs szükség az áru mosására. A tisztítási veszteség, valamint a növénymaradvány kibocsátás is minimális. Ezen kívül a termesztőrendszereket bárhol, akár közvetlenül a fogyasztók közelében is el lehet helyezni, pl. egy nagyobb bevásárlóközpont mellett vagy alatt. Így csökkenteni lehet a szállítási és a csomagolási költségeket, az áru jobb minőségben kerül a fogyasztók elé. Dél-Korában például van olyan berendezés, amit egy szupermarketben helyeztek el, olyan módon, hogy a vevők beleláthatnak. Ez erősíti a fogyasztói bizalmat, hiszen tulajdonképpen közvetlenül a termesztőtől szerzik be az árut. Mivel a termékek baktériumszáma egy százada – egy ezrede a szabadföldi termesztésből származó áruénak, a romlási veszteség kisebb, a pulton tarthatóság jobb lesz.

Ellenérvéként hangzik el, hogy csak kevés kultúrára alkalmas ez a termesztési mód és ezek is, csak a meglehetősen sajátságos kelet-ázsiai piaci viszonyok között termeszthetők gazdaságosan. A gazdaságosság megítélésénél azért megemlítendő, hogy például Japánban nemcsak az zöldségek árszintje az egyik legmagasabb a világon, hanem az elektromos áramé, a termesztéshez szükséges input anyagoké és a munkaerőé is. Az e berendezésekben jelenleg gazdaságosan termeszthető kultúrák köre valóban viszonylag szűk, a palánták, levélzöldségek, gyógynövények hármasára korlátozódik.

Harminc centiméternél nem magasabb, gyors növekedésű, az ültetéstől számítva legkésőbb egy hónapon belül betakarítható, 250 µmol/m²/s-os fotonáram sűrűség megvilágítási szinten és nagy növénysűrűség mellet is intenzíven növekedő növények jöhetnek szóba. A magasabb értékesítési ár elérése érdekében fontos még, hogy viszonylag magas legyen az adott faj beltartalmi értéke, a magasabb szintű környezetszabályozás következtében nagymértékben javuljon a minősége (szín, textúra), valamint, hogy az előállított biomassza legalább 85 %-a termékként értékesíthető legyen (pl. kicsi legyen a gyökértömeg aránya).

Végezetül az érvek és ellenérvek sorában ott van még az örök és megunhatatlan vitatéma, az íz, a beltartalmi minőség témaköre. Kompenzálhatja-e a vegyszermentesség, a hibátlan küllem az esetleg kevésbé karakteres ízt? Lehet-e egy talaj és napfény nélkül, optimális körülmények között, szinte stresszmentesen előállított termék ugyanolyan jó ízű, mint a hagyományos módon előállított termékek? Valószínűleg nem, még annak ellenére sem, hogy bizonyos fitonutriensek, gyógyszer hatóanyagok alapját képező vegyületek koncentrációját számottevő mértékben növelni lehet azzal, hogy megválasztják, milyen hullámhosszú fényforrással világítják meg a növényeket.

Tisztában vagyok vele, hogy a cikk tárgyát képző termesztési mód komoly ellenérzéseket válthat ki. Már azt is nehezen fogadják el sokan, hogy termesztők talaj felhasználása nélkül állítanak elő zöldségeket, nem hogy még azt, hogy ehhez már a napsugárzást sem veszik igénybe. Lehet kritikával illetni, sőt ennek eredményeként el is utasítani ezt a termesztési módot. Azt viszont nem tehetjük meg, hogy a pro és kontra érvek józan, szakmai és tudományos alapú megfontolása nélkül, alapvetően érzelmi alapon vita nélkül lesöpörjük az asztalról a témát.