เรื่องน่ารู้ :

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. เสาวนีย์ วิจิตรโกสุม
สถาบันวิจัยสภาวะแวดล้อม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

     การทำเกษตรกรรมแนวตั้ง หรือ เกษตรกรรมในอาคาร (Indoor Agriculture) ซึ่งเป็นเกษตรกรรมในรูปแบบผสมผสานในอาคาร (Building-integrated Agriculture : BIA) นั้น เคยมีการดำเนินการมาแล้วในอดีตเมื่อประมาณ 600 ปีก่อนคริสตกาล ได้แก่ การทำสวนลอยที่บาบิโลน (Hanging Gardens of Babylon) และการสร้างเรือนกระจกบนดาดฟ้าอาคารสูง Eli Zabar’s rooftop greenhouse ในมหานครนิวยอร์กเพื่อปลูกมะเขือเทศ ซึ่งดำเนินการโดย Eli zabar ผู้เป็นเจ้าของ Taste Restaurant & Wine Bar โดยเป็นการทำเกษตรกรรมบนอาคารสูงที่มีชื่อเสียง และเป็นต้นแบบสำคัญสำหรับการศึกษาเรียนรู้การทำเกษตรกรรมบนอาคารสูงในเวลาต่อมา โดยการทำเกษตรกรรมในอาคารในอดีตนั้น เป็นเพียงการเพาะปลูกพืชในอาคารเท่านั้น ด้วยวัตถุประสงค์เพื่อความสวยงาม ความสะดวก แก้ปัญหาเรื่องสภาพภูมิอากาศที่ไม่เหมาะสมในการเพาะปลูกพืช แต่ยังมิได้ใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมต่าง ๆ เพื่อให้การเพาะปลูกพืชในอาคารมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น หรือสามารถเพิ่มผลผลิตพืชได้มากขึ้น
     ต้นแบบการทำเกษตรกรรมในอาคารแบบเต็มรูปแบบ เป็นการคิดค้นโดย ศาสตราจารย์ ดิกสัน เดสพอมเมียร์ (Dickson Despommier) แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เพื่อมุ่งตอบโจทย์การผลิตอาหารเพื่อเลี้ยงประชากรที่มีการเพิ่มจำนวนมากขึ้นในอนาคต และเพื่อแก้ไขปัญหาวิกฤตการณ์ด้านน้ำและพลังงานของประเทศสหรัฐอเมริกา โดย Dickson Despommier และ Eric Ellison นักออกแบบอาคาร ได้ร่วมกันออกแบบอาคารต้นแบบเกษตรกรรมแนวตั้งด้วยแนวคิด Pyramid Farm (รูปภาพที่ 1) เพื่อใช้เป็นสถานที่เพาะพันธุ์พืชธัญญาหารต่าง ๆ โดยภายในอาคารสามารถควบคุมแสง อุณหภูมิ และความชื้น รวมทั้ง การเพาะปลูกใช้วิธีที่ปลอดสารเคมี เพื่อให้ประชากรในเมืองได้บริโภคอาหารสดใหม่ และเป็นพืชออร์กานิคที่ดีต่อสุขภาพ (Despommier, 2010)


รูปภาพที่ 1 อาคารต้นแบบเกษตรกรรมแนวตั้งด้วยแนวคิด Pyramid Farm
ที่มา: Alexandra Kain (2009)

รูปภาพที่ 2 การออกแบบอาคารและระบบการทำเกษตรกรรมในอาคาร
ที่มา: Terry Carter (2010)
Eco-Laboratory: อาคาร และระบบการทำเกษตรกรรมในอาคาร (plant monitoring systems) โดย Weber Thompson
ซึ่งสามารถควบคุมระบบการให้น้ำ การใช้พลังงาน การจัดการของเสีย โดยใช้การควบคุมผ่านระบบคอมพิวเตอร์ ด้วยระบบ computer-generated series of controls


รูปภาพที่ 3 รูปแบบและลักษณะการทำเกษตรกรรมในอาคาร ด้วยนวัตกรรมและเทคโนโลยีขั้นสูง 
ที่มา: Countryfarm lifestyles (n.d.)
เกษตรกรรมภายในอาคารแบบเต็มรูปแบบ ซึ่งภายในตัวอาคารแต่ละชั้นจะถูกออกแบบไว้เพื่อเพาะปลูกพืชที่แตกต่างกัน 
โดยมีระบบการให้น้ำที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ สามารถประหยัดน้ำ และพื้นที่ในการเพาะปลูก หากแต่ให้ผลผลิตที่สูง อีกทั้งยังสามารถควบคุมแมลงและโรคพืชได้ 

   จากปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและภัยพิบัติทางธรรมชาติต่าง ๆ ส่งผลให้นานานประเทศต่างตื่นตัวเรื่องความเสี่ยงต่อความมั่นคงทางอาหาร จึงได้พัฒนาการทำเกษตรกรรมในพื้นที่เมือง (Urban Farming) และเกษตรกรรมในแนวตั้งขึ้น โดยมีตัวอย่างที่น่าสนใจ ดังนี้

     สิงคโปร์ ประเทศที่มีสภาพภูมิศาสตร์เป็นเกาะ ขนาดเล็ก ๆ มีพื้นที่เพียง 701 ตารางกิโลเมตร หรือมีพื้นที่ประมาณเกาะภูเก็ตของประเทศไทย ด้วยขนาดพื้นที่จำกัด สิงคโปร์จึงมีพื้นที่ทำเกษตรกรรมเพียง 3 เปอร์เซนต์ของพื้นที่ทั้งหมด หากแต่มีจำนวนประชากรสูงถึง 5 ล้านคน  สิงคโปร์จึงต้องพึ่งพาการนำเข้าอาหารจากต่างประเทศถึงประมาณ 93 เปอร์เซนต์ ของปริมาณการบริโภครวมภายในประเทศ ในขณะที่ ความสามารถในการผลิตพืชผักของสิงคโปร์อยู่ที่ประมาณ 7 เปอร์เซนต์ เท่านั้น แนวคิดการทำเกษตรกรรมบนอาคารจึงเป็นแนวคิดที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก โดยมุ่งเน้นการผลิตพืชผักออกานิคส์เพื่อตอบสนองความต้องการของชาวสิงคโปร์ที่หันมาให้ความสนใจกับสุขภาพมากยิ่งขึ้น ปัจจุบันมีการดำเนินการเกษตกรรมในอาคารในหลายรูปแบบ ทั้งในเชิงการค้า เช่น Comcrop ซึ่งเป็นบริษัทที่ดำเนินการทำเกษตรกรรมในเมืองแห่งแรกของสิงคโปร์  โดยการเพาะปลูกบนดาดฟ้าอาคารด้วยระบบ “อควาโปนิกส์” (Aquaponics) ที่ทำการหมุนเวียนน้ำใช้ระหว่างการปลูกพืชและบ่อเลี้ยงปลา ผลผลิตที่ได้มากกว่า 500 กิโลกรัม/เดือน หรือการเปิดพื้นที่สวนสาธารณะ HortPark ให้ประชาชนเช่าเพื่อทำเกษตรกรรม ซึ่งแบ่งพื้นที่บางส่วนของสวนสาธารณะเป็นแปลงจำนวน 80 แปลง ขนาดแปลงละ 2.5 ตารางเมตร ให้เช่าในราคา 57 เหรียญสิงคโปร์/แปลง/ปี โดยกำหนดระยะเวลาเช่า 3 ปี/ครั้ง/คน หรือการดำเนินการในรูปแบบของสถานศึกษา ดังเช่น Marsiling Secondary School ที่จัดงบประมาณ 26,000 เหรียญ สำหรับการสร้างฟาร์มเพื่อเป็นชั้นเรียนนอกสถานที่ให้แก่นักเรียน โดยนักเรียนจะได้รับการเรียนการสอนเกี่ยวกับการปลูกพืชแนวตั้ง การบริหารจัดการพื้นที่ที่จำกัด การผลิตพืช  รวมทั้ง การจัดการด้านการตลาดในรูปแบบของมินิมาร์ท ซึ่งดำเนินการโดยนักเรียนในโรงเรียน เป็นต้น
     สำหรับ สิงคโปร์ สกายกรีน ฟาร์ม (Singapore Sky Green Farm) เป็นนวัตกรรมของบริษัท Sky Urban Solution ที่มีการดำเนินการฟาร์มปลูกผักแนวตั้งในเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลก ก่อตั้งโดย Jack Ng ซึ่งริเริ่มแนวคิดการทำสวนผักแนวตั้ง ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1950 (พ.ศ. 2493) และได้พัฒนาจนกระทั่งประสบผลสำเร็จในปี ค.ศ. 2009 (พ.ศ. 2552) โดยความร่วมมือและช่วยเหลือของ Agri-Food & Veterinary Authority of Singapore (AVA) ซึ่งเป็นหน่วยงานที่รับผิดชอบโดยตรงด้านอาหาร เกษตร และสัตวแพทย์ สังกัด Ministry of National Development ของรัฐบาลสิงคโปร์ ในการออกแบบเกษตรกรรมแนวตั้ง สกายกรีน ฟาร์ม (จดสิทธิบัตร) เพื่อให้เป็นฟาร์มที่ใช้นวัตกรรมและเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อเพาะปลูกพืชในอาคารอย่างเต็มรูปแบบ ด้วยระบบ “Hydraulic” โดยสร้างเป็นโครงสร้างอะลูมิเนียมแนวตั้ง ความสูง 9 เมตร จำนวน 120 หลัง ในแต่ละชั้นจะมีรางสำหรับปลูกพืชที่สามารถหมุนรอบโครงอะลูมิเนียม การออกแบบระบบการให้น้ำและการควบคุมพลังงานโดยใช้ระบบไฮดรอลิคที่ดึงน้ำฝนที่เก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำใต้ดินมาเป็นพลังงานในการหมุนรางปลูกผักให้ได้รับแสงแดดโดยรอบและสม่ำเสมอ ในส่วนของระบบให้น้ำมีการออกแบบชุดจ่ายน้ำเป็นรูปตัว A ทำให้ควบคุมปริมาณน้ำและอัตราการไหลของน้ำให้เพียงพอต่อความต้องการน้ำของพืชแต่ละชนิดได้ (รูปภาพที่ 4) โดยการให้น้ำทุก 8 ชั่วโมง ด้วยระบบดังกล่าวการปลูกผัก 38 ชั้น จึงใช้น้ำจำกัดเพียง 0.5 ลิตร นอกจากนั้น ปริมาณน้ำส่วนเกินจะไหลผ่านระบบกรองและนำกลับมาใช้ใหม่ภายในโรงเรือน ระบบดังกล่าวใช้พลังงานต่ำเทียบเท่าพลังงานของหลอดไฟขนาด 60 วัตต์ เท่านั้น และยังเป็นการทำฟาร์มคาร์บอนต่ำอีกด้วย (Mold Editors, 2015; Zimmer, 2012)

 

 
ซ้าย: ลักษณะโครงสร้าง (Tower) ระบบ Hydraulic, ที่มา : Mold Editors (2015)
ขวา: ผักที่ปลูกเป็นชั้น ๆ บน Tower, ที่มา : Zimmer (2012)
รูปภาพที่ 4 การปลูกผักแนวตั้งในโรงเรือนของ สิงคโปร์ สกายกรีน ฟาร์ม

     จากปัญหาการขยายตัวของประชากรจีนอย่างต่อเนื่อง การขยายตัวของเมือง รวมทั้ง การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อความสามารถผลิตอาหารของประเทศ แนวคิด Agro-Housing จึงเกิดขึ้น โดยเป็นโครงการอาคารพักอาศัยในลักษณะอพาร์ทเมนท์ผนวกกับการทำเกษตรกรรมแนวตั้ง ภายในอาคารเดียวกัน ภายใต้แนวคิดที่ให้แต่ละครอบครัวที่อยู่อาศัยในอาคารสามารถผลิตอาหารตามความต้องการของตนเองได้ ซึ่ง Agro-Housing ได้รับการออกแบบโดยสถาปนิกชาวอิสราเอล สร้างเสร็จสมบูรณ์ในปี ค.ศ. 2015 (พ.ศ. 2558) มีพื้นที่ 10,000 ตารางเมตร โดยออกแบบให้การทำเกษตรกรรมเป็นไปในลักษณะ Layered Agriculture ที่สามารถปลูกพืชบนพื้นที่เดียวกันได้ หากแต่กำหนดช่วงเวลาในการเพาะปลูกที่แตกต่างกัน สามารถสร้างงานและสร้างรายได้เพิ่มให้แก่ครัวเรือน และเป็นการจัดระเบียบให้ประชากรที่อยู่อย่างกระจัดกระจายมาอยู่อาศัยในอาคารเดียวกัน (รูปภาพที่ 5) ซึ่งทำให้สามารถจัดการด้านระบบสาธารณูปโภคและสาธารณูปการได้อย่างสะดวกและมีประสิทธิภาพ แก้ไขปัญหาการบุกรุกพื้นที่สีเขียวและพื้นที่เกษตรกรรมชานเมืองอีกด้วย   


Agro-Housing ประกอบด้วย ส่วนที่เป็นอาคารพักอาศัย และส่วนที่เป็นพื้นที่เกษตรกรรมแนวตั้ง ทำให้ผู้อยู่อาศัยรู้สึกเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติ การใช้พื้นที่สามารถปรับเปลี่ยนและยืดหยุ่นได้ตามความต้องการของผู้เช่า 

 

พื้นที่ในการเพาะปลูกของอาคาร ถูกจัดแบ่งไว้เป็นสัดส่วน สามารถปลูกพืชได้ทั้งผัก ผลไม้ ดอกไม้ และเครื่องเทศ ระบบการให้น้ำด้วยระบบน้ำหยด โดยใช้น้ำฝนที่รวบรวมจากดาดฟ้าและระเบียงอาคาร อาคารถูกออกแบบให้สามารถควบคุมอากาศและระบบการระบายอากาศ ระบบการให้ความร้อนภายในอาคารได้ 
Agro-Housing ใช้น้ำจากน้ำฝนที่รวบรวมจากหลังคาและระเบียง ในการเพาะปลูกพืช และใช้น้ำทิ้งจากพื้นที่พักอาศัยที่ผ่านการบำบัดแล้วมาใช้สำหรับพื้นที่สวน อาคารใช้พลังงานแสงและความร้อนจากแสงอาทิตย์ซึ่งมี Solar cell และ ระบบกักเก็บความร้อน อยู่บนดาดฟ้าอาคาร ซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานจากฟอสซิส เป็นการช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอีกทางหนึ่ง อาคารถูกออกแบบให้สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ด้วยวัสดุ และการออกแบบพื้นที่ ทำให้ประหยัดพลังงานได้
รูปภาพที่ 5 เกษตรกรรมแนวตั้งในรูปแบบของแนวคิด Agro-Housing
ที่มา : ดัดแปลงจาก Marjan Eggermont (2009)

เอกสารอ้างอิง
Alexandra Kain (2009). Pyramid Farm is a Vision of Vertical Agriculture for 2060.  [Online]. Available from: https://inhabitat.com/pyramid-farm-vertical-agriculture-for-2060/ [8 April 2018]
Countryfarm lifestyles. (2017). Vertical Farming: What are the Advantages and Disadvantages of a Vertical Farm? [Online]. Available from: https://www.countryfarm-lifestyles.com [8 April 2018]   
Knafo Klimor Architects. (n.d.). Agro-Housing. [Online]. Available from:   http://www.kkarc.com/landing-2/07-housing/agro-housing/ html [13 April 2018]
Lori Zimmer. (2012). The World’s First Commercial Vertical Farm Opens in Singapore. [Online]. Available from:  https://inhabitat.com/the-worlds-first-commercial-vertical-farm-opens-in-singapore/sky-greens-singapore-worlds-first-vertical-farm-2/ [8 April 2018]
Marjan Eggermont. (2009). Agro-housing continued [Online]. Available from:  http://sixeightfour.blogspot.com/2009/04/agro-housing.html [13 April 2018]
Mold Editors. (2015). Sky Urban Vertical Farming System Wins 2015 INDEX: Award. [Online]. Available from:  https://thisismold.com/space/farm-systems/sky-urban-vertical-farming-system-wins-2015-index-award#.WtAov5cxU2w [13 April 2018] 
Terry Carter. (2010). Vertical Farming. [Online]. Available from: https://www.terrypcarter.com [8 April 2018]
Weber Thomson Architects. (n.d.). Newark Vertical Farm. [Online]. Available from: https://www.weberthompson.com [8 April 2018]

ดาวน์โหลดบทความ (Download PDF)