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垂直農場餵養全世界

末日腦筋急轉彎》
文 / 江欣怡    
2012-02-01
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垂直農場餵養全世界
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寸土寸金的紐約,即將在東河的羅斯福島(Roosevelt Island)上,出現一座外型如同蜻蜓翅膀的奇特建築!

這座出自比利時鬼才建築師卡柏爾特(Vincent Callebaut) 之手, 被暱稱為「蜻蜓」(Dragonfly)的建築物, 高600 公尺, 共132 層,但它不是拿來只當辦公室或住宅,而是要成為可種植農作物、養育家禽家畜的「垂直農場」(Vertical Farm)。當未來的某一天,這座垂直農場真正「萬丈農地平地起」時,絕對會在全球掀起新一波的都市革命與農業革命。

人口爆炸 食物從何來?

為什麼垂直農場將改變一切?這要從全球人口與糧食說起。

全球人口在2011 年堂堂突破70 億大關,預估到了2050 年,地球上將有多達91 億人,要養活這麼多張嘴,未來得增加70%的糧食才夠。但可耕種土地畢竟有限,更何況這些土地分布不均、種植品項有所局限,因此,如何增加食物產量,成為近10 年來農業發展最重要的議題。

於是,美國哥倫比亞大學公共衛生與微生物學教授戴斯波米耶(Dickson Despommier),在1999 年提出了「垂直農場」的概念。

他看到了人類在一般農業的運行下,已用掉約一個南美洲大小的土地種植糧食、飼養牲畜,若未來人口持續增加,勢得擴增8 億5000 萬公頃土地,相當於一個巴西的大小。更不用說,由於一般農業導致的水汙染,或因運輸、農藥等因素造成的碳足跡及燃油價格持續上漲,也將連帶導致未來糧食價格節節升高。

有鑑於此,戴斯波米耶提出了「在城市的摩天大樓裡種植農作物」的概念,也就是利用高樓層增加種植面積,且透過室內環境控制技術,還可比戶外農場栽種更省水、省燃料、減少殺蟲劑或農藥使用,並因農作物都採用水耕法或氣耕法,也不會有土壤流失問題。

垂直農場一年四季皆可生產作物,且因地處城市中心,不僅可減少農作物運輸成本及二氧化碳的排放,還可避免運輸途中造成的食物損壞,解決食物里程(food mileage)的問題,「況且,根據聯合國對人口的預測,2050 年時,全球將有7 成人口居住在城市裡,把農場搬到離城市更近的地方就很合理了,」戴斯波米耶說。

烏托邦設計 有可能實現嗎?

目前已有許多垂直農場的設計草圖出爐,如前面提及的紐約蜻蜓,卡柏爾特在其中規畫了28 個種植區,可根據不同季節種植不同農作物,也可飼養牲畜。

至於農場最重要的動力來源,則採太陽能和風力發電。冬天時,兩扇「翅膀」間的熱空氣可幫助房屋保持溫暖;到了夏天,自然通風加上植物使屋內降溫,而且整棟大樓還可將固體垃圾轉為肥料、淨化廢水。

和紐約蜻蜓一樣具垂直農場功能的設計,還有美國西雅圖的生態實驗室(Eco-Laboratory)、紐約設計師庫拉薩克的機能型摩天樓(Living Skyscraper)、O 型垂直農場(VF Type O)等,但這些烏托邦式的設計都還未付諸實現,尚處於紙上談兵的階段。

目前平面發展的溫室農場,已經能嚴格掌握溫度、濕度、照明、風量和營養素,而能穩定農作物的收成。將平面的成果轉換成垂直的,同樣有可能做到嗎?

垂直農場最嚴苛的挑戰,在於能源日照問題。在摩天垂直農場成長的農作物,雖可以得到自然光照,但遠不夠其成長所需,若要提供人工日照,所需成本就會比傳統農場多出好幾倍,也因此英國奧雅納工程顧問公司(Arup)計畫與永續發展部門主管海德(Peter Head)一語道破說:「想有高品質、整齊畫一的農作物,就必須嚴格控制照明。」而這正是垂直農場遲遲無法真正誕生的主因。

許多垂直農業的主張者於是提出採用太陽能板或風力渦輪機,一方面可提供發電,另一方面也不會有過多的碳排放。但為了有足夠的發電量,太陽能板所占的空間,將會是垂直農場裡實際種植作物面積的20 倍之多,空間利用率實在太差、太不划算了。所以說,垂直農業想要成功,就一定得仰賴自然照明,才能節省空間、節省能源。

於是當前許多垂直農業技術公司竭盡所能解決日照不足的問題,來自德州的Valcent 製品公司便為英國德文郡Paignton 動物園蓋了一個100 平方公尺的小型垂直農場。雖然3 公尺高的溫室本身只有平面一層,但試著把葉菜一層層地種在可轉動的盤子裡,讓每株萵苣每天都輪流有10 小時的日照,這樣一來,他們只用了傳統農園1/7 的能源、1/20 的土地跟水,每年卻可收成50 萬株給動物食用的萵苣。這種模式,或許能提供其他致力於垂直農場的團隊參考。

城市農場 搶先大行其道

而在摩天垂直農場還在等待新科技出現之前,城市農場(Urban Farm)其實是當前最好的城市農業模式,而其帶來的成效,也讓人嘖嘖稱奇。

城市農場最著名的例子,莫過於日本人力派遣公司保聖那(Pasona),於2008 年在東京辦公樓地下室,種植了聞名全球的稻田。雖然這畝年產僅150 公斤的室內稻田,因耗電量過高招致批評,而搬到一樓後,又碰上日本核電廠災變的節電要求,因而改為概念性的「再生利用植物栽培展示館」。但目前栽培館透過調節溫濕度、螢光照明和營養液供給,不必使用土壤就能種出香菇、檸檬、茄子等蔬果,讓到訪者印象深刻。

同樣在美國,紐約的New York Sun Works(NYSW)也嘗試在曼哈頓島用一種高科技的水耕浮島「科學駁船」(Science Barge)種植作物,耗水量只有一般農地的1/10,也沒有農業廢棄物排放,並且使用自然天敵來控制病蟲害,單位產量是同面積傳統農地的20 倍。

城市農業似乎有了初步成績,地下室、河岸駁船上,甚至連大樓屋頂上都已經綠意盎然。未來是否能再繼續往空中發展,讓垂直農場美夢成真,還需先解決能源與日照兩大問題,才能將建築師的眾多概念,真正搬上地球表面,讓農業也能在空中實現。

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