Ý tưởng về mô hình trang trại nổi thông minh trong sản xuất nông nghiệp cho tương lai

Một ý tưởng (concept) về trang trại nổi thông minh trong sản xuất nông nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu dự kiến tăng hơn 70% khi dân số thế giới ước đạt 9,1 tỷ người vào năm 2050. Hệ thống gồm có 3 mô-đun được thiết kế 3 tầng kết hợp với một loạt thiết bị bao gồm nuôi trồng thủy sản, hệ thống trồng cây thủy canh (hydroponics) kết hợp với phần mái nhà được bao phủ bởi các tấm pin năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho việc vận hành hệ thống.

Mô hình trang trại nổi thông minh SFF

Các quốc gia trên thế giới đang phải đối mặt với những thách thức rất lớn trong việc đáp ứng nhu cầu lương thực cho người dân khi mà ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch đang làm cho ngành sản xuất nông nghiệp gặp rất nhiều khó khăn. Nhìn về tương lai, việc sản xuất nông nghiệp phải đi với việc gia tăng sản lượng, giảm sự nhập khẩu từ nước ngoài, bảo tồn đất, và nâng cao nhận thức của người dân về việc đoàn kết và tiến tới tự sản xuất lượng thực tại chỗ.

Sự khác biệt giữa sản xuất và phân phối các sản phẩm nông nghiệp truyền thống so với mô hình trang trại nổi thông minh (SFF)

Kiến trúc sư Javier F. Ponce, thuộc FORWARD THINKING ARCHITECTURE phối hợp với Jakub Dycha đã phát họa ý tưởng về một “trang trại nổi thông minh” (smart floating farm-SFF) như là một tầm nhìn tương lai của việc sản xuất và kinh doanh trong lĩnh vực nông nghiệp. Ý tưởng về mô hình sản xuất nông nghiệp này không nhằm thay thế hoàn toàn cách thức sản xuất nông nghiệp truyền thống vì nó sẽ được triển khai cách xa đất liền và không ảnh hưởng đến việc sử dụng đất để sản xuất nông nghiệp theo kiểu truyền thống. Hệ thống này sẽ cung cấp thực phẩm tươi, sạch (organic) tại chổ cho người tiêu dùng. Đây là một hệ thống được vận hành bán tự động, bền vững, và họ hy vọng sẽ cung cấp nguồn thực phẩm tốt nhất cho sức khỏe của người tiêu dùng. Hệ thống sẽ không sản xuất các loại thịt đỏ (bò,…), các loài gia cầm cũng như là giảm sự tàn phá môi trường, hỗ trợ đảm bảo an ninh lương thực và khả năng tái sử dụng các chất thải trong một mô hình khép kín.

Các mô-đun của trang trại nổi thông minh dễ dàng mở rộng và kết nối với nhau một cách rất linh hoạt

Hệ thống gồm có 3 mô-đun được thiết kế 3 tầng kết hợp với một loạt thiết bị bao gồm cả nuôi trồng thủy sản, hệ thống trồng cây thủy canh (hydroponics) kết hợp với phần mái nhà được bao phủ bởi các tấm pin năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho việc vận hành hệ thống. Tầng dưới cùng khép kín là nơi điều hành hoạt động của hệ thống nuôi cá, trồng cây, cũng như các hệ thống rào chắn sóng để bảo vệ toàn hệ thống, là nơi bố trí cảng để tàu thuyền có thể neo đậu, nó cũng bao gồm kho chứa các sản phẩm sản xuất được, có trung tâm chế biến, đóng gói và vận chuyển sản phẩm, nó cũng bao gồm một nhà máy khử muối từ nước biển để cung cấp nước ngọt cho hệ thống. Các lồng nuôi cá được thiết kế và kết nối với nhau dạng lưới nằm ngay đường chính và được chia thành các đơn vị nhỏ, điều này giúp cho việc sản xuất cá quanh năm từ cá giống cho đến khi đạt kích cỡ thương phẩm.  Một hệ thống SFF chính sẽ có diện tích 19,124 m², với tổng diện tích không gian sử dụng dạt 133,875 m³.

Hệ thống gồm có 3 mô-đun được thiết kế 3 tầng kết hợp với một loạt thiết bị bao gồm cả nuôi trồng thủy sản, hệ thống trồng cây thủy canh (hydroponics) kết hợp với phần mái nhà được bao phủ bởi các tấm pin năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho việc vận hành hệ thống.

Phía trên khu điều hành hoạt động của hệ thống nuôi cá là hệ thống trồng cây thủy canh (hydroponics) tự động. Hệ thống này sử dụng nước có chứa chất dinh dưỡng thay vì sử dụng đất để cung cấp cho sự phát triển của cây. Nó không cần đến lượng mưa tự nhiên hoặc đất đai màu mỡ mà chỉ sử dụng nguồn nước cung cấp từ nhà máy khử muối được tích hợp trong hệ thống. Nguồn nước dinh dưỡng cung cấp cho cây được kiểm soát nhằm ngăn chặn việc cây hấp thụ quá mức chất dinh dưỡng trong môi trường. Phương pháp canh tác này không cần sử dụng đến thuốc trừ sâu và hệ thống trồng cây có thể được xếp chồng lên nhau để tiết kiệm không gian.

Kết cấu và thiết kế chi tiết về mô hình trang trại SFF. Từ trên xuống dưới: mô-đun sản xuất điện mặt trời (tầng mái trên cùng) có tổng diện tích các tấm panel năng lượng mặt trời chiếm 25,500 m², trong tổng diện tích 75,600 m². Mô-đun trồng rau thủy canh (tầng 1) có tổng diện tích sử dụng 70,000 m², trong đó diện tích trồng rau đạt 51,000 m²; khu vực để đi lại, vận chuyển chiếm 19,000 m². Mô-đun hệ thống nuôi cá (tầng 0) có tổng diện tích 70,000 m², bao gồm khu chứa sản phẩm có diện tích 7,190 m², diện tích nuôi cá 38,820 m², hệ thống lưới bảo vệ và diện tích đi lại (rộng 10m) 19,000 m². Tổng diện tích sử dụng của cả 3 mô-đun là 209,610 m².

Hệ thống SFF sử dụng các khung dạng chữ “A” được đặt dạng các bức tường đứng để trồng nhiều loại rau xanh. Với việc sử dụng nguồn nước giàu dinh dưỡng, các loại cây rau này có thể phát triển trong các giá thể như len đá (rock wool), len dừa (coconut wool) hay đất sét (clay). Tầng trên cùng (tầng 3) là nhà máy năng lượng mặt trời sẽ cung cấp điện cho việc vận hành các hệ thống quạt, vòi phun nước, kiểm soát “khí hậu” trong nhà trồng cây, và các máy móc, công cụ sử dụng điện khác.

Cấu trúc nhà máy sản xuất điện từ năng lượng mặt trời

Năng lượng điện cũng sẽ được lưu trữ để sử dụng vào các mục đích khác khi không sử dụng hết công suất của nhà máy sản xuất điện mặt trời. Để xử lý chất thải từ hệ thống SFF, các hệ thống hầm ủ biogas hay các hệ thống phân hủy sinh học cũng được tích hợp vào hệ thống này. Các chất thải hữu cơ sẽ được dùng để sản xuất phân bón sau khi trải qua quá trình phân hủy sinh học, nước thải sẽ được xử lý và tái sử dụng trong một chu trình khép kín. Tổng diện tích trồng các loại rau xanh trong hệ thống ước đạt 51,000 m².

Công suất sản xuất dự kiến: 8,15 triệu kg rau cải/năm, 1,70 triệu kg cá/năm.

Hệ thống SFF có thể hoạt động và sản xuất thực phẩm xuyên suốt 365 ngày trong một năm, hoàn toàn độc lập với tất cả các sự kiện xảy ra trên đất liền, kể cả các thảm họa tự nhiên. Không chịu ảnh hưởng của việc mất mùa do hạn hán, lũ lụt, sâu hại, hoặc sự gia tăng của các cơn bão mạnh trong những năm gần đây, trang trại SFF có thể đảm bảo việc cung cấp lương thực một cách liên tục.

Level 0: Khu vực nuôi cá

Nghiên cứu sơ bộ về chi phí đầu tư, lợi ích thu được và tính khả thi của dự án cho thấy có thể thu hồi vốn trong vòng 10 năm. Trang trại SFF sẽ góp phần giảm việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch vào trong sản xuất nông nghiệp (do nó không sử dụng máy cày, máy kéo), không đưa chất thải ra môi trường, cũng như tối ưu hóa quá trình vận chuyển sản phẩm đến tay người tiêu dùng.

Dịch vụ hậu cần và cách thức đưa các sản phẩm từ trang trại SFF đến người tiêu dùng

Tầm nhìn về tương lai cũng như việc cải thiện cuộc sống và nhu cầu lương thực của nhân loại, việc cần thiết và cấp bách là thu hẹp khoảng cách giữa sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm nông nghiệp; và hệ thống trang trại SFF có thể làm được điều đó.

Triệu Thanh Tuấn, aquanetviet.org

Source: Edited by: Nick Brink | Designboom.com – Tất cả hình ảnh sử dụng do công ty forward thinking architecture cung cấp.