Mô hình “trang trại thẳng đứng” (Vertical Farming) đã không còn là khái niệm quá xa lạ, nhưng một vài năm trở lại đây các mô hình trang trại kiểu mới này mới có điều kiện phát triển và được nhân rộng tại nhiều nước.
Mô hình trang trại thẳng đứng này được xem là mô hình lý tưởng trong tương lai, giúp giải quyết bài toán về an toàn thực phẩm, thiếu đất canh tác và điều kiện thời tiết ngày càng khắc nghiệt.
Hãy cùng điểm tên một vài mô hình trang trại thẳng đứng đã được thực hiện tại một số nơi nhé.
Bowery – New York, Mỹ
Với hình thức canh tác thẳng đứng, người nông dân Mỹ sẽ đỡ vất vả hơn nhưng sản xuất lại hiệu quả. Thay vì phải cầm cuốc ra đồng từ sáng sớm, những nông dân tại Mỹ sẽ sử dụng máy tính bảng để kiểm tra các điều kiện về ánh sáng và nước tại trang trại thẳng đứng Bowery nằm ở ngoại ô thành phố New York.
Không giống các trang trại truyền thống, Bowery trồng rau dưới đèn Led mô phỏng ánh sáng tự nhiên bên trong một nhà kho lớn. Thay vì nảy mầm trên đất, hạt giống được gieo trên các khay nước giàu dinh dưỡng xếp từ sàn lên trần nhà. Các cảm biến gắn trên khay sẽ theo dõi sát sao quá trình sinh trưởng của cây.

Ảnh: THESPOON
Với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo và các thuật toán, quá trình sinh trưởng của cây sẽ được tối ưu hóa, giúp cây trồng phát triển nhanh hơn, khỏe mạnh hơn cho sản lượng cao hơn. Ngoài cơ chế tự động, ưu điểm của mô hình này là không phải dùng đến thuốc sâu mà không phải lo sâu bệnh.
Mặc dù sử dụng nước ít hơn 95% so với phương pháp canh tác thông thường nhưng trang trại Bowery lại cho năng suất cao gấp 100 lần so với trang trại truyền thống có cùng diện tích. Hơn nữa trang trại lại có thể canh tác cả 365 ngày trong năm không hề phải phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

Ảnh: MAGNET MEDIA, INC.
Hiện Bowery đang trồng hơn 80 loại rau khác nhau, trong đó có cải xoăn, rau mù tạt, xà lách. Bowery đang lên kế hoạch sản xuất quy mô lớn và chuẩn bị mở thêm các trang trại mới trên khắp nước Mỹ trước khi lấn sân ra thị trường quốc tế.
Spread – Nhât Bản
Spread là trang trại thẳng đứng trong nhà lớn nhất Nhật Bản, nằm ở phía tây Tokyo với tổng diện tích hơn 4.000 mét vuông, chủ yếu gieo trồng xà lách và rau diếp bằng các phương pháp canh tác cực kỳ hiện đại.
Từ trang trại này, hơn 21.000 cây xà lách được thu hoạch mỗi ngày, tức 7,7 triệu cây mỗi năm để xuất đi khắp các khu chợ và siêu thị tại Nhật Bản; 30.000 khóm rau diếp phát triển mỗi ngày dưới ánh sáng nhân tạo và hầu như không cần đến sự can thiệp của con người.

Bên trong trang trại tại Kameoka của Spread. ẢNH: BLOOMBERG
Nhà máy sản xuất rau này sử dụng kỹ thuật trang trại thẳng đứng trong bối cảnh ngành nông nghiệp truyền thống của Nhật Bản đối mặt với mối đe dọa lớn do dân số già hóa và làn sóng di cư từ nông thôn lên thành thị. 
Tại đây, người ta lắp đặt hệ thống đèn LED, tưới tiêu bằng dung dịch có hòa dưỡng chất giúp đảm bảo quá trình quang hợp và cung cấp dinh dưỡng cho cây trong điều kiện không cần đất, không sử dụng thuốc trừ sâu hay thuốc kích thích tăng trưởng.

Rau diếp trồng theo chiều dọc trong trang trại tại Kameoka (Nhật Bản) của Spread. ẢNH: BLOOMBERG
Mô hình trang trại thẳng đứng tại Spread sử dụng ít hơn 95% nước và 50% phân bón so với phương pháp truyền thống. Máy móc làm nhiệm vụ di chuyển vị trí rau đến những khu vực có ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm lý tưởng cho từng giai đoạn phát triển. Quá trình diễn ra gần như hoàn toàn tự động này cũng không cần đất hoặc thuốc bảo vệ thực vật và chỉ cần khoảng chục người để thu hoạch rau diếp vào cuối vụ.
Nếu xà lách có hiện tượng bị úa hay dập nát, chúng ngay lập tức bị loại bỏ khỏi khay trồng chính vì thế người dân hoàn toàn có thể yên tâm ăn trực tiếp xà lách tại trang trạimà không cần rửa qua nước.

Một nhân viên hong tay trước khi vào trang trại. ẢNH: BLOOMBERG
Tại Nhật Bản, một trong những lý do thậm chí là bước ngoặt cho hướng sản xuất và sử dụng sản phẩm rau an toàn bằng mô hình “nông nghiệp thẳng đứng” bắt nguồn từ sự cố rò rỉ nhà máy hạt nhân Fukushima. Bởi trước đó người dân từng nghi ngờ về những nông sản được trồng trọt theo hướng công nghiệp thì sẽ không phải tự nhiên, và nó quá khác so với phương thức sản xuất truyền thống.
Hiện có khoảng 200 nhà máy trồng rau diếp sử dụng ánh sáng nhân tạo. Hãng tư vấn Innoplex dự báo, số lượng những nhà máy theo mô hình trang trại thẳng đứng sẽ tăng gấp đôi vào năm 2025. 
Xu hướng toàn cầu

Trang trại trong nhà của Cofco ở ngoại ô Bắc Kinh (Trung Quốc) ẢNH: BLOOMBERG
Trên thế giới, trang trại thẳng đứng được áp dụng tại các vùng khí hậu khắc nghiệt, khó trồng rau hoặc có chi phí vận chuyển, nhập khẩu thực phẩm tươi sống cao. Trang trại loại này cũng có mặt ở nhiều nơi có nhu cầu thực phẩm sạch cao như Trung Quốc.
Ở Nam cực, điều kiện thời tiết khiến nguồn cung thực phẩm gặp khó khăn trong mùa đông. Vì thế, các nhà khoa học thuộc trạm Neumayer III của Đức vừa thu hoạch lô rau diếp, dưa leo và củ cải năm đầu tiên để nuôi nhân viên. 

Một số liên doanh thương mại cũng đặt mục tiêu vào các nước giàu ở Trung Đông vì đây là vùng có chi phí nhập khẩu thực phẩm tươi sống cao. Emirates Flight Catering của Dubai dự kiến bắt tay với hãng Mỹ Crop One khởi động xây dựng trang trại thẳng đứng trong tháng này để có nguồn cung cho hãng hàng không. 
Các trang trại cao tầng khác thì xuất hiện trong nhiều tòa tháp văn phòng hoặc tòa nhà dân cư. Đơn cử tại khu mua sắm Ginza của Tokyo, nhà bán lẻ đồ dùng văn phòng Itoya có trang trại kiểu này trên tầng 11 của tòa nhà 12 tầng, để cung cấp rau diếp dành riêng cho các quán cà phê.
Thậm chí…trên không gian
Hiện tại, hầu hết thực phẩm mà các phi hành gia ăn tại các Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) đều được gửi từ Trái Đất lên. Các loại thực phẩm tươi có thể theo tên lửa chở hàng đến các trạm. Tuy nhiên với những nhiệm vụ dài hơi hơn như tới Sao Hỏa hay các hành tinh xa xôi khác thì hình thức vận chuyển này không thể đáp ứng được. Các loại thực phẩm có thể phải mất đến vài năm để tới được bữa ăn của các phi hành gia. Thời gian vận chuyển quá lâu sẽ khiến thực phẩm bị giảm dinh dưỡng và hương vị. 
Để giải quyết vấn đề lương thực, các nhà khoa học đã sử dụng mô hình trang trại thẳng đứng và phát triển một trang trại trồng rau tại các Trạm vũ trụ quốc tế có tên Veggie. 

Ảnh NASA
Từ năm 2015, Veggie đã trồng thử nghiệm các loại cây khác như bắp cải, cúc zinnias và rau cải mizuna bằng hạt giống được đưa lên bởi tàu vũ trụ SpaceX hồi tháng 4/2014.

Ảnh: NASA
Veggie có kết cấu giống một nhà kính nhỏ với hệ thống đèn LED màu đỏ, xanh lá và xanh lục để kích thích cây trồng sinh trưởng. Trong đó, đèn màu đỏ và xanh dương phát ra ánh sáng nhiều và tiết kiệm năng lượng hơn. Đèn xanh lá được bổ sung để giúp rau trông giống bình thường, khắc phục tình trạng rau phát triển thành loại thực vật màu tím kỳ lạ trong điều kiện ngoài không gian.

Ảnh: NASA
Việc khó khăn nhất khi trồng thực vật trong môi trường không trọng lực là đảm bảo trao đổi nước tới tất cả các phần của cây. Khi tưới nước, thay vì trọng lực sẽ làm nước chảy xuống rễ thì nước lại bám lơ lửng vào lá hoặc nước không ngấm xuống đất. Loại đất trồng được sử dụng tại vườn rau này là đất sét xốp và phân bón nhả để kiểm soát lượng dinh dưỡng, nước và oxy cho rễ cây.

Ảnh: NASA
Các loại rau sau khi thu hoạch được ướp lạnh và chuyển về Trái Đất để phân tích chất lượng và độ an toàn. Rau diếp đỏ đã được kiểm định có chất lượng gần như tương đương với khi được trồng tại Trái Đất. Thậm chí cộng đồng vi khuẩn phát triển cùng loại rau này cũng được đánh giá giống với môi trường bình thường. 

Có thể thấy xu hướng “nông nghiệp thẳng đứng” đang được thế giới ứng dụng để phù hợp, thích ứng với quá trình đô thị hóa. Đồng thời, nhằm thúc đẩy nền nông nghiệp phát triển bền vững, nâng cao hiệu quả phát triển kinh tế và đáp ứng nhu cầu của người dân cũng như giải quyết vấn đề thực tế của đô thị.
Theo nhận định của các chuyên gia, đối với thành phố đang khan hiếm về đất đai, khó khăn trong việc tích tụ diện tích đất nông nghiệp để mở trang trại với quy mô lớn, hay điều kiện khí hậu không cho phép cây trồng phát triển khỏe mạnh quanh năm thì “cao ốc cây trồng” hay “nông trại thẳng đứng” sẽ là giải pháp tối ưu và đem lại hiệu quả và tác động tích cực về mọi mặt.
 

Tag: Trang trại thẳng đứng Vertical Farming nông nghiệp công nghệ cao nông nghiệp bền vững nông nghiệp thân thiện môi trường.