В рамках первого года работы научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего» российские ученые из ФИЦ Биотехнологий РАН создали опытно-промышленную полностью автоматизированную вертикальную ферму с применением принципиально нового подхода — динамического светодиодного освещения с сортоспецифичными режимами. В отличие от существующих сегодня на рынке решений, ориентированных в основном на выращивание дорогих культур (ягоды, съедобные цветы, редкая зелень и т.д.), разработанный учеными инновационный комплекс позволяет вывести на уровень рентабельности даже такую культуру, как картофель, и производить безвирусный семенной материал в полностью контролируемых условиях, добиваясь до шести урожаев в год. Возможность получать стандартизованную продукцию стабильного качества и вне зависимости от природно-климатических условий уже сделала эту разработку востребованной среди крупных сельхозтоваропроизводителей.

Из-за сложной эпидемиологической ситуации технологические цепочки производства оказались нарушены во многих отраслях сельского хозяйства. Возрождение отечественной базы семеноводства стало приоритетом национальной продовольственной безопасности. Кроме того, вредители и погодные условия мешают получать стандартизированное сырье в нужном количестве каждый год. При этом выращивать в автоматизированных теплицах с экономической точки зрения эффективно только дорогостоящие культуры, как ягоды или зелень. Картофель, перец, томаты и масличные культуры, которые нужны потребителям в гораздо больших объемах, в эту группу не попадают.

Отвечая на вызовы современности, ученые ФИЦ Биотехнологии РАН представили первый экспериментальный образец автоматизированной вертикальной фермы — прикладной результат работы по проекту «Умная» сити-ферма», начатой в 2020 году. В центре Москвы на базе ФИЦ Биотехнологии РАН ученые вырастили оздоровленный исходный материал картофеля для дальнейшего размножения в поле. Технология полностью рентабельна и позволяет выращивать продукцию превосходного качества в индустриальном масштабе.

Комплекс для ускоренного воспроизводства семенного фонда сельскохозяйственных культур совмещает современные цифровые технологии и приемы органического земледелия. В вертикальной сити-ферме созданы контролируемые условия: динамическое освещение, система автоматического полива, воздух очищен от патогенов, а питательные вещества растение получает из специального субстрата. Уникальной особенностью инновационной фермы является индивидуально настраиваемое LED-освещение с разным спектральным составом, предпочтительным для конкретных сортов и для разных периодов роста растений.

Комплекс позволяет выращивать продукцию с заданными свойствами в контролируемых условиях в индустриальном масштабе с более чем десятикратным превышением продуктивности с 1 м² в год. Это стало возможным благодаря раскрытию природного потенциала сортов в контролируемых условиях вертикальной фермы, которые не зависят ни от климата, ни от погоды, ни от рисков заражения семенного материала.

«Мы хотели создать, с одной стороны, универсальный, а с другой — многофункциональный инструмент, позволяющий раскрывать природный потенциал сортов, повысить их продуктивность и качественные показатели. Мы использовали природоподобные технологии и управляемое светодиодное освещение, не внося при этом каких-либо генетических модификаций. Наш комплекс опирается на обширную базу фундаментальных исследований ФИЦ Биотехнологии РАН и при этом экономически выгоден для промышленного выращивания востребованных культур. К тому же это полностью экологически безопасное и безотходное производство», — рассказал об исследовании руководитель проекта к.б.н. Василий Зотов.

Вертикальная ферма состоит из модульных стеллажей с автоматизированной системой многоканального светодиодного освещения и полива, а также набором датчиков микроклимата и параметров субстрата. В настоящее время идет процесс формирования баз данных и анализ влияния управляемого освещения на выращивание различных культур — от стадии in vitro до получения саженцев и готовой с/х продукции. Изучается влияние контролируемого освещения на морфогенез и продукционный процесс (включая биосинтез вторичных метаболитов) у разных сортов растений, в том числе в последующих поколениях.

«Еще одной особенностью вертикальной фермы и разработанной нами технологии управляемой вегетации является “пластичность” и универсальность — систему легко можно перестроить под конкретную задачу, подобрать и автоматически настроить необходимое освещение и другие параметры выращивания целевых растений — картофеля, свеклы или даже пшеницы. Существующие на рынке на сегодняшний день вертикальные фермы не предназначены для выращивания востребованных сельскохозяйственных культур — это экономически не выгодно, существующие технологии окупаются только для дорогих культур, например, клубники. Наша же разработка полностью рентабельна и позволяет выращивать в промышленных масштабах культуры с низкой маржинальностью», — отметил старший научный сотрудник ФИЦ Биотехнологии РАН, специалист по развитию и агросопровождению проекта к.с.-х.н. Дмитрий Кравченко.

У проекта уже есть первые коммерческие заказы от крупных производителей сельскохозяйственных товаров и переработчиков картофеля. В планах ученых на следующий год — разработка технологии управляемой вегетации эфиромасличных и овощных культур (томат, перец).