Trong bối cảnh đô thị hóa đang thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, nhu cầu thực phẩm ở các thành phố ngày càng tăng cao. Hơn nữa, biến đổi khí hậu tác động mạnh đến điều kiện canh tác, nhiệt độ tăng và lượng mưa thay đổi thất thường cũng ảnh hưởng nặng nề đến mùa vụ. Tất cả đã tạo điều kiện cho các hình thức nông nghiệp đô thị kết hợp công nghệ cao phát triển ở nhiều nơi trên thế giới trong những năm qua, một trong những mô hình nổi bật chính là trang trại thẳng đứng.

Trang trại thẳng đứng là gì

“Trang trại thẳng đứng” (vertical farming) không còn là khái niệm quá xa lạ trong giới nông nghiệp công nghệ cao. Đây là hình thức nuôi trồng, sản xuất thực phẩm trong các lớp xếp chồng lên nhau hay bề mặt nghiêng theo chiều dọc. Mô hình canh tác này sử dụng tối đa các kỹ thuật và công nghệ để kiểm soát toàn bộ các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, nước...

Đặc biệt, chúng ta có thể trồng cây mà không cần sử dụng đất, hay phát triển hoàn toàn nhờ ánh sáng nhân tạo từ hệ thống đèn LED thay cho ánh sáng mặt trời. Canh tác theo chiều dọc liên quan đến nhiều lĩnh vực: môi trường, nông nghiệp, rô-bốt và điều khiển tự động, khí canh và thủy canh.

Các loại rau phù hợp với hình thức canh tác này gồm: các loại xà lách, rau cải ăn lá (bó xôi, cải xanh, cải ngọt, cải chíp,…), rau gia vị (các loại húng, mùi ta, mùi Tây, …).

Hiểu một cách đơn giản, trang trại thẳng đứng là trồng rau theo các tầng thay vì trải phẳng trên một cánh đồng như phương pháp truyền thống. Có thể chia trang trại thẳng đứng thành ba loại:

Loại thứ nhất gồm nhiều cấu trúc các luống rau được xếp chồng lên nhau, xen kẽ là hệ thống đèn chiếu sáng nhân tạo cho cây trồng phát triển. Kiểu mô hình trang trại này đang phát triển rất mạnh ở nhiều thành phố trên thế giới. Nhiều thành phố đã triển khai mô hình này ở các tòa nhà, cả những nhà kho hay container được tái sử dụng cho các hoạt động nông nghiệp.

Loại thứ hai, canh tác thẳng đứng diễn ra trên mái nhà của các tòa nhà, trên đỉnh các khu thương mại hay trên các nhà hàng.

Loại thứ ba là trồng rau trong các tòa nhà nhiều tầng, phối hợp sử dụng ánh sáng tự nhiên kết hợp với ánh sáng nhân tạo. Loại này hiện đang được nhiều nước nghiên cứu để đưa vào thực tế.

Xét về hình thức canh tác, có ba hình thức canh tác thẳng đứng điển hình nhất là thủy canh, khí canh và nuôi - trồng thủy canh. Những hình thức canh tác này phù hợp với mọi điều kiện hoàn cảnh ngay cả những nơi khí hậu khắc nghiệt nhất bởi nó hoàn toàn không phụ thuộc vào tự nhiên, đồng thời còn giúp giải quyết vấn đề về quỹ đất eo hẹp và bài toán không gian xanh tại các thành phố lớn. Do vậy, ứng dụng “nông trại thẳng đứng” trong đô thị đông đúc là hoàn toàn hợp lý. 

Ngoài ra, hệ thống canh tác gồm các cấu phần được thiết kế đồng bộ với nhau để hoạt động hoàn toàn tự động và khép kín, từ giai đoạn trồng, chăm sóc và thu hoạch rau.

Tự động hóa: Yếu tố tạo nên tính đột phá

Thứ nhất, yếu tố tự động thể hiện ở các điểm sau:

Chậu trồng cây và các máng trồng được bố trí trên tháp trồng hình chữ A có độ cao khác nhau 3m-6m-9m. Máng trồng được kết nối với các băng chuyền di chuyển tự động lên trên đỉnh tháp trồng và xuống dưới chân tháp nhờ hệ thống bánh xích để đảm bảo cây trồng tiếp nhận ánh sáng mặt trời đầy đủ trong suốt quá trình sinh trưởng.

Thiết bị cung cấp dinh dưỡng tưới được cung cấp đến từng cây trồng mỗi khi hệ thống máng trồng chuyển động lên-xuống. Hệ thống tưới được kết nối với bình chứa phân bón và máy châm phân bón.

Thứ hai, yếu tố khép kín thể hiện ở các điểm sau:

Toàn bộ tháp trồng rau được đặt bên trong nhà kính có hệ thống kiểm soát khí hậu: nhiệt độ, ẩm độ, CO2, Oxy giúp đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng tốt nhất từ giai đoạn gieo đến thu hoạch.

Hệ thống kiểm soát khí hậu được kết nối với hệ thống máy tính điều khiển của nhà kính. Khi điều kiện thời tiết bên ngoài nhà kính thay đổi thì hệ thống kiểm soát này sẽ tự đồng điều chỉnh để tạo ra điều kiện thời tiết có lợi nhất cho cây trồng sinh trưởng bên trong nhà kính.

Mô hình tiềm năng tại Việt Nam

Ở Việt Nam, mô hình nông nghiệp 4.0 kết hợp khoa học và công nghệ đã được hình thành trong vài năm trở lại đây dưới hình thức trang trại. Với sự hỗ trợ tối đa từ chính phủ, không ít tập đoàn lớn đã bắt tay đầu tư cho lĩnh vực tiềm năng này. Tuy nhiên năng suất, chất lượng của sản phẩm nông sản sẽ còn có thể tăng gấp nhiều lần nếu như ứng dụng mô hình canh tác theo chiều dọc thay vì chiều ngang như hiện nay. 

Và các doanh nghiệp Việt Nam cũng đã cho thấy sự nhanh nhạy trong nắm bắt xu hướng phát triển nông nghiệp của thế giới. 

Điển hình là Tập đoàn Vingroup với mô hình nông trường VinEco tại Hội An sử dụng nhiều công nghệ canh tác hiện đại. Mô hình canh tác theo phương thức thủy canh giá thể nhiều tầng với 60 tháp trồng có chiều cao từ 3m đến 9m được phân bổ phù hợp đã đem lại những ưu điểm tối ưu về diện tích và năng suất.   

Tháp cây trồng tại nông trường canh tác của VinEco Hội An. Ảnh: VINCECO

VinEco Hội An hiện là một trong những mô hình “nông trại thẳng đứng” điển hình tại Việt Nam. Trên thực tế, hình thái canh tác này chưa được ứng dụng phổ biến, quy mô tại các đô thị của Việt Nam, mà mới đang dừng lại ở những dự án thí điểm, từ phòng thí nghiệm được thực tế hóa tại các hộ gia đình. 

Mô hình thí điểm vườn rau “thẳng đứng” tại hộ gia đình. Ảnh: TREANT PROTECTOR

Anh Hà Hồng Quang - Giám đốc mảng nông nghiệp dự án Treant Protector cho biết: Sau một thời gian dài nghiên cứu, dự án đã thí điểm thành công mô hình “nông trại thẳng đứng” trồng rau sạch theo công nghệ khí canh. Dự án sẽ chính thức triển khai lắp đặt hệ thống này trên 100 căn hộ chung cư địa bàn Quận 2, TP.HCM. Chúng tôi tự tin rằng mô hình nông nghiệp trong căn hộ này sẽ đem lại trải nghiệm độc đáo cho khách hàng". 

Đây có thể xem là một dấu hiệu đáng mừng cho thấy sự kết hợp giữa nông nghiệp công nghệ cao trong không gian đô thị, đem thiên nhiên hòa nhập với cuộc sống của cư dân thị đô.

Giải pháp hướng đến đô thị xanh

Lợi ích rõ rệt nhất của mô hình “nông trại thẳng đứng” là khả năng tiết kiệm diện tích đất nền. Ví dụ đối với một “cao ốc cây trồng” cao 25 tầng, mỗi một mét vuông trồng thủy canh sẽ cho 80kg rau, tức 1m2 “cao ốc” cho 25 tầng sẽ đem lại 2000kg rau; nhưng để đạt được sản lượng như trên bằng phương thức canh tác nằm ngang truyền thống sẽ phải sử dụng 25m2 đất nền.

Không chỉ vậy, trước sự gia tăng dân số và áp lực về chỗ ở tại các thành phố lớn, dẫn đến sự bùng nổ của cao ốc đã chiếm phần lớn diện tích đất quy hoạch của đô thị, do đó nông nghiệp chủ yếu phát triển tại các vùng ven đô và nông thôn. Để giải quyết vấn đề quỹ đất eo hẹp và chi phí vận chuyển, đồng thời thành phố có thể tự cung tự cấp được nguồn thực phẩm sạch cho chính mình, “nông trại thẳng đứng” đã và đang trở thành lựa chọn tối ưu được ứng dụng nhằm tháo gỡ những vấn đề trên. 

Bên cạnh đó, nhu cầu về thực phẩm ngày càng tăng của người dân thành phố đang vắt kiệt những nguồn tài nguyên có hạn như đất, nước, năng lượng... Trong bối cảnh này, những “cao ốc cây trồng” là giải pháp đúng đắn khi đưa nông nghiệp trở lại đô thị.

Hình thức canh tác “trang trại thẳng đứng” không chỉ giúp tiết kiệm 95% lượng nước tưới mà các mô hình nuôi trồng này còn tạo thành quy trình khép kín. Khí thải, nước thải và thực phẩm thải có thể được cây trồng, vật nuôi tái sử dụng và thanh tẩy trở thành không khí sạch và nước sạch. 

Bằng sự tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng khoa học kỹ thuật, những cao ốc cây trồng không chỉ đơn thuần là cung cấp thực phẩm sạch, an toàn cho thành phố mà còn tạo không gian sống xanh giữa lòng thị đô. Ngay cả tâm lý người dân cũng được giải tỏa trước những áp lực khi được tiếp cận với những không gian gần gũi thiên nhiên, thậm chí ngay trong chính căn hộ của gia đình mình.

Có thể thấy rằng, vấn đề phát triển nông nghiệp đô thị không chỉ đơn thuần là lời giải cho bài toán lương thực mà còn là giải pháp hiệu quả nhằm khắc phục tình trạng thiếu mảng xanh của thành phố, kết nối con người với thiên nhiên. Con người không thể tồn tại, cũng không thể phát triển nếu chỉ chăm chăm dựng lên những khối bê tông khổng lồ, ngày ngày “bức tử” cuộc sống, hay bỏ quên cả “sức khỏe” của môi trường cũng như chất lượng, hiệu quả của ngành nông nghiệp. Do đó, việc ứng dụng công nghệ tiên tiến một cách bài bản và khoa học sẽ tạo nên những giá trị bền vững cho đô thị trong thời đại 4.0.

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