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垂直農場

專訪哥倫比亞大學醫學生態學教授Dickson D. Despommier 自足循環生態系統 創造綠色城

文/林立綺(台北—紐約 越洋採訪) 照片提供/?Dickson D. Despommier

想像一下,未來的都市中,有一棟一棟充滿了農作物的「綠建築」,而餐廳、醫院、學校中所提供的餐飲,都來自於位在都市中的垂直農場(Vertical Farm)的農作物。都市中也將沒有汽車排放的二氧化碳廢氣,因為交通工具使用的燃料,都是垂直農場經過精密運算生產出來的生質柴油;都市中的廢水,透過垂直農場植物的自淨系統,都成了可以飲用的乾淨水。擁擠悶熱的城市,成了一個可以自給自足的生態系統(Ecosystem)。

這不是電影中的理想世界,而是即將實現的場景。哥倫比亞大學醫學生態學教授Dickson D. Despommier 和學生所共同發想出的垂直農場,目前正在緊鑼密鼓的展開興建垂直農場原型的計畫,在可預見的未來,垂直農場將為全世界不可避免的都市化發展,帶來全新的綠色及節能展望。以下是專訪哥倫比亞大學醫學生態學教授Dickson D. Despommier 的內容。

問:請談談垂直農場(Vertical Farm)的最初創意發想來源。

答:1999年,當我在哥倫比亞大學的醫學生態學(medical ecology)課堂上,探討現在世界環境中出現的各種毀滅生態的現象之時,我的學生問我,為什麼不能談些比較有建設性且正面的事情? 我說,好啊,由你們挑選一個主題,我們這個學期就來討論這個主題。然後,我的學生選擇了「屋頂園藝」(Rooftop Gardening)作為探討的題目。但是他們想要種植的作物,卻不是花草等觀賞用的植物,而是可以食用的農作物。

因此,我們透過研究及實驗分析,得知若將紐約曼哈頓區域中所有屋頂作為種植稻米的耕地,將可以種植出能夠養活2%的曼哈頓人口的稻米數量。然而,雖然得出了這個令人振奮的結論,但是我的學生卻頗為沮喪,因為要將所有曼哈頓區域的屋頂變成農耕地的理想其實永遠無法實現。所以,我向學生說,既然如此,我們何不將這個在屋頂種植作物的概念,轉向朝室內(Indoors)發展,我們可以在附近找廢棄的公寓,並在裡面種植農作物。這就是垂直農場的最初構想來源。

問:請談談垂直農場和傳統農場不同之處,以及其所預計採用的ICT 技術。

創造自給自足的生態系統

答:我們所設計出的垂直農場,主要是希望興建在人口聚集的大都會之中。因為未來人口的移動,勢必越來越趨向城市發展。而人口增加,城市中的汽車等交通運輸工具所排放二氧化碳,以及所衍生出的溫室效應也更加嚴重。在都市中若能興建一座能夠吸收二氧化碳,又能夠生長出我們食用所需的農作物,將是一個雙贏的策略。在使用的植栽技術方面,我們預計採用水耕法(hydroponic farming)以及氣耕法(aeroponics)進行植栽。讓在垂直農場中所種植的作物,不需要傳統種植方法所必備的土壤,只需要水分、養分和陽光,透過對於氣溫的嚴密控制,農作物將可以依照我們想要的方式以及時間生長和收成。

雖然水耕法及氣耕法存在已久,不算是新技術;但是過去都運用在平面上,沒有運用在高樓層垂直建築物的經驗。因此我們所要做的,是要整合運用最新的科技,並透過由科技創造出的循環(Recycling)系統,創造出一個自給自足的生態系統(Ecosystem)。而隨著ICT科技的發展,我們的垂直農場計畫也會使用最新的運算科技,如同北京奧林匹克主場館的鳥巢工程一樣,在興建的過程中,持續的使用最新的電腦運算方法,讓建築物呈現最完美的狀態。

問:請談談垂直農場在發展中所遇到的困境及解決方案。

答:儘管我們提出了垂直農場的發展概念,但在實際執行面上,仍然有相當多工程的問題需要解決。而主要的工程問題,來自於如何整合水、能源以及廢棄物處理的問題;要解決這些問題,就必須依賴工程師進行系統的分析及解決方法。目前,我的合作夥伴,來自麻省理工學院(MIT)的Herbert Einstein領導了一組65位學生團隊,正在研究如何運用電腦控制的整合系統,確保水和養分的輸送系統能夠準確的傳送到作物上,以及準確的監控作物栽種以及收成的時間等系統整合面的問題。而雖然這個垂直農場的最初構想源於我的課堂,但是現在已經成為全世界的共同計畫。

另外,資金的來源也是一項重要的問題。我們先有了概念及構想,而透過工程師應用最新的運算技術,整合到垂直農場的創意中,也擁有科學團隊共同研發出垂直農場的模擬樣貌;但我們現在最需要的,是能夠興建一個真正的垂直農場的原型(Prototype),我們希望能夠興建一個5層樓高的垂直農場,作為樣本雛型。

我希望中國及美國這二個大國可以領導興建垂直農場。例如,中國可以由中國農業科學院(Chinese academy of agricultural sciences)領導興建,而美國可以由舊金山政府主導,運用矽谷的最新電腦科技,發展垂直農場。若有這三個單位的合作出資,我預計3,000萬美元就可以做出非常高科技垂直農場的原型。而垂直農場也將形成一個育成產業。透過育成的新科技,垂直農場可以透過各種規模形式,運用在各式各樣的建築物內部,像是餐廳、醫院、學校等場所。

解決土壤流失及作物稀少危機

問:請談談在都市中發展垂直農場的優點及發展現況

答:垂直農場除了可以提供都市人新鮮即時的蔬食之外,更重要的是可以透過植物的淨化特性,天然淨化都市的廢水系統,讓廢水變成飲用水。另外透過科技化處理,可將都市中所製造出的廢棄廚餘,轉變為可供植物生產時所需的養分。更重要的是,垂直農場也可以生產出零污染、零碳排放量的生質柴油(Biodiesel)。

雖然我們現在仍處於預計興建垂直農場的早期原型階段,但是當我們提出了這個垂直農場的概念及可行性做法之後,我們陸續的得到來自許多國家及地方政府的詢問及興趣。包括紐澤西市希望建造一座垂直農場,他們目前正在尋求資金以作為興建垂直農場專案之用,這是一個很好的開始。目前,有包括新加坡政府、中國的北京、上海;中東的約旦、杜哈;韓國;美國的西雅圖、奧勒岡、芝加哥、紐約以及義大利的米蘭等地,以及許多地區及政府都向我們提出在城市之中興建垂直農場的興趣及可能性。

而為了讓垂直農場的概念更容易讓外界了解,我也寫了一本關於垂直農場的書,書名為「The Vertical Farm: The World Grows Up」,預計在今年10月份,由Thomas Dunne Books / St. Martin's Press出版社出版。

問:請談談您對於垂直農場的未來展望

答:雖然垂直農場的概念是我和學生一起討論出來的,但是我長久以來一直在關心都會農業(Metropolitan Agriculture)的問題,自從3年前我創造了這個新的概念之後,中國農業科學院(Chinese academy of agricultural sciences)也向我詢問過這個計畫,顯示中國對於發展都會農業的企圖心。在中國,糧食問題始終是一個嚴重的社會及農業問題,而因為對土地的過度種植及開發所造成土壤流失,以及沙漠化,更帶來沙塵暴問題,也是益趨嚴峻。不需要土壤的垂直農場,將可以在某種程度上解決中國的糧食危機。

此外,許多位於沙漠裡的中東國家也沒有許多土壤,甚至是北歐的挪威、瑞典,以及澳洲等國家,都面臨土壤日益減少的沙漠化問題,這些問題,都造成種植作物的困境以及可預見的糧食危機。透過垂直農場,這些土壤流失以及作物稀少的危機,都將獲得全面性的解決。

Dickson D. Despommier 小檔案

Dickson D. Despommier 是一位微生物學家microbiologist、生態學家ecologist,現任美國哥倫比亞大學(Columbia University)環境衛生學系公共衛生組(Public Health in Environmental Health Sciences)教授,主要教授病源生物學(Parasitic Diseases)、醫學生態學(Medical Ecology)以及生態學(Ecology)。近年來,他因為推廣垂直農場的概念,而獲得許多國際媒體的注目。

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