Yksi vihreistä ajatuksista, jonka kaikki tuntuvat keksineen yhtä aikaa, on tuottaa ihmisten tarvitsema ruoka tiiviisti pakatussa, esimerkiksi pystyyn rakennetussa kasvihuoneessa (vertical farm, [3]).
Lähinnä näin tuotetaan salaattia.
Kuulostaa hullulta tuottaa salaattia, jos tarkoitus on ruokkia kaupungillinen ihmisiä. Vitamiinipillereitä ja salaatteja on helppo tuoda keveinä kaupunkeihin ulkopuoleltakin. Energiaa sisältävä eli painava ruoka-aines kannattaisi tuottaa kaupungeissa lähellä ihmisiä, pienessä tilassa tai maan alla.
Vaikka viljelmän saisi pieneen tilaan, valon määrä auringosta ei siitä lisäänny. Valoa joudutaan lisäämään keinovalon avulla. Mitä sitten oikeasti tarkoittaisi se, että kaupunkilaisten tarvitsema ruoka viljeltäisiin keinovalolla?
Keinovaloviljelyn ergiatalouslaskelma antaa yllättäviä tuloksia. Tämäkään ajatus ei ole aivan niin kestävä kuin annetaan ymmärtää.
Paljonko energiaa ihminen tarvitsee ravinnosta?
Satakiloinen raskasta työtä tekevä mies tarvitsee vuorokaudessa noin 3000
kilokaloria, mikä on esimerkiksi sähköenergiaksi muutettuna 3,5 kWh,
35 sentillä sähköä.
Jotta tämä energia saadaan perunasta, tarvitaan kolme ja puoli kiloa perunaa päivässä.
Olisi tietysti terveellistä syödä päivän kalorit pelkästä salaatista, mutta salaattia pitäisi syödä 22 kiloa vuorokaudessa (salaatissa on 130 – 140 kcal/kg), mikä ei valitettavasti ole mahalaukkumme pienuuden vuoksi mahdollista.
Paljonko valon energiasta siirtyy kasviin?
Siitä, kuinka suuren osan valon energiasta kasvit saavat säästöön tuntuu olevan enemmän mielipiteitä kuin tutkimuksia. Lähteessä [1] viitataan hyötysuhteeseen 0,1 – 2%. Optimistit uskovat kymmeneen prosenttiin esimerkiksi geenimuunnellulla levällä ja täsmälleen oikeilla valon aallonpituuksilla.
Otetaan tässä tarkastelussa normaalitilanteeksi yksi prosentti ja optimistiseksi arvoksi 10 prosenttia.
Jos siis keinovalaistukseen käytetään esimerkiksi 100 kilowattituntia sähköä, siitä siirtyy ruokaan yhtä kilowattituntia vastaava määrä energiaa eli 860 kilokaloria. Ja optimistisesti kymmenen kertaa enemmän.
Paljonko päivän ruoan tuottaminen vaatii energiaa keinovalossa?
Jos kolme ja puoli kiloa perunaa tuotetaan keinovalolla yhden prosentin hyötysuhteella, yhden ihmisen päiväannos maksaa 35 euroa (35 senttiä * 100). Tämä päiväannoksen hinta pätee mihin tahansa keinovalolla tuotettuun kasvisruokaan, jonka hyötysuhde on 1%. Tässä ei ole muita kuluja kuin käytetty energia.
Jos hyötysuhde kasvaa kymmeneen prosenttiin, energiaa kuluu 3,5 eurolla
päivässä. Tämä on tällä hetkellä vielä kaukana tulevaisuudessa.
Mielenkiintoisia laskelmia on NASA:n dokumentissa [2], jossa suunnitellaan jatkuvaa ruoantuotantoa kuuasemalle.
Energia ei katoa, se muuttuu lämmöksi
Tärkeää on ymmärtää, ettei tässäkään prosessissa katoa energiaa. Kaikki se valoenergia, joka ei mene perunaan, menee lämmitykseen. Hukkaenergiaa voidaan Suomen 9,5 kuukauden lämmityskaudella käyttää talojen lämmitykseen.
Toisaalta ei se energia perunastakaan katoa. Lähes kaikki ihmisen syömä energia muuttuu lämmöksi. Sisätiloissa pysyttelevä ihminen on lämmitin, joka polttaa ravintoa. Asuntojen lämmitystä voidaan pienentää täsmälleen ravinnon energiamäärän verran.
Yhden ihmisen ruoantuotanto kuin kaksi sähkökiuasta
Yhden ihmisen päivittäisen kasvisruoan tuottaminen keinovalolla 1% hyötysuhteella tuottaa lämmitykseen 350 kWh ”ohimennyttä valoa” päivässä (100*3000 kcal).
Tämä vastaa jatkuvaa lämmitystehoa 14,6 kW eli kahta saunan kiuasta täysillä.
Kymmenenkin prosentin hyötysuhteella tätä hukkatehoa tulee 1,5 kW, millä lämmittää yhden ihmisen asumuksen pahimpia pakkasia lukuunottamatta.
[1] http://www.quora.com/How-much-energy-does-it-take-to-grow-a-kilogram-of-potatoes-indoors
[2] http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19880002888.pdf
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Vertical_farming