Текст (PDF):
Читать
Скачать
Население мира растет, и к 2050 г., для того чтобы обеспечить 9,8 млрд жителей планеты [1], нужно будет производить пищи на 60 % больше, чем её производится в настоящее время [2]. Однако уже сегодня проблема голода является насущной для 815 млн жителей Земли [3]. Кроме того, Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО, Food and Agriculture Organization of the United Nations - FAO) прогнозирует замедление темпов роста традиционного сельскохозяйственного производства с текущих 2 % до 1,5 % в год в следующем десятилетии [4]. Это означает, что при реализации инерционного сценария развития мирового сельского хозяйства риски для устойчивого развития и обеспечения продовольственной безопасности будут лишь возрастать, а существующие проблемы населения планеты - усугубляться. Как отмечают эксперты, ни 2-3-кратный рост урожайности основных сельскохозяйственных культур ХХ в. (так называемая «зеленая революция»), ни внедрение генетически модифицированных растений не преодолевают [5] ключевых зависимостей традиционного сельского хозяйства: - от наличия плодородных почв (25 % плодородных земель уже деградировало, что непосредственно затронуло 15 % населения планеты; ожидается также [6], что к 2030 г. еще 2,4 % высокопродуктивных земель «поглотят» растущие мегаполисы); - от возможностей экосистем (рыбные запасы не успевают восстанавливаться вследствие чрезмерного потребления [7], многие промысловые объекты характеризуются состоянием перелова [8], достигнут предел естественной биопродуктивности многих районов Мирового океана [9]); - от природных условий и последствий изменения климата (негативное влияние изменения климата уже приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур в отдельных странах, а после 2030 г. ситуация начнет усугубляться повсеместно [10]). В силу названных причин, для мирового сельского хозяйства жизненно необходимы ревизия и актуализация подходов агропроизводства, модернизация и повышение эффективности решений и практик. Только таким путем можно добиться снижения рисков развития и повысить уровень продовольственной безопасности. Урбанизация: глобальный тренд и глобальный «риск» для продовольственной безопасности Темпы роста населения различны по регионам мира и странам, но во всех регионах и странах существуют локальные территории, в которых численность населения увеличивается постоянно - это города. В XXI в. урбанизация станет определяющим фактором территориального развития и одной из главных движущих сил глобального экономического роста. В настоящее время более половины городского населения мира сосредоточено в 380 крупнейших городах и агломерациях [11]. На долю 600 крупнейших городов приходится больше половины мирового валового внутреннего продукта (30 трлн долл. США). Уже к 2030 г. 81 % всех товаров и услуг будет потребляться именно в городах, которые обеспечат 91 % общего прироста объема товаров и услуг в этот период - 23 трлн долл. США) [12]. По смелым прогнозам некоторых экспертов [13], к 2050 г. государства «структурно» будут представлять собой городские «макроагломерации»: 200 государств «превратятся» в 600 урбанистических центров с пригородами, агрегирующих 95 % всей мировой экономической активности. В соответствии с прогнозом ООН, в обозримой перспективе доля городских жителей в мире будет неуклонно повышаться - с 55 % в 2016 г. до 60 % к 2030 г. и 70 % к 2050 г. [14] (для сравнения: на начало 2017 г. в России 75 % ее жителей были горожанами [12]). Следовательно, с учетом перечисленных выше проблем, тормозящих развитие традиционного сельскохозяйственного производства, можно сделать вывод о том, что именно в растущих городах проблема продовольствия станет особенно острой: доступность пищи для все увеличивающегося населения городов в количественном и, особенно, качественном отношении будет сокращаться, а риски для продовольственной безопасности городов - значимо возрастать. Города уже сегодня критически зависят от внешних поставок продовольствия, и «накормить» их становится проблемой в связи с тем, что: - для своего выживания город с населением 10 млн жителей должен завозить 6,6 тыс. т продовольствия в день [15], для 380 существующих крупнейших городов, «аккумулирующих» более половины мирового населения (около 4 млрд жителей), эта цифра составляет 2,7 млн т продовольствия в день; - города отделены от территорий производства пищи (сельскохозяйственных районов) и являются, по сути, «пищевыми пустынями», в которых традиционное производство невозможно или низкоэффективно по причине отсутствия достаточных ресурсов. Потребность перевозки пищи с места массового производства к месту массового потребления приводит к тому, что 10-40 % ее объема [16, 17] превращаются в отходы в логистической цепочке. Весь прогнозируемый прирост объемов традиционного сельскохозяйственного производства (по оценкам ФАО, 1,5 % в год в следующее десятилетие) может быть полностью «нивелирован» опережающими темпами роста населения городов (потребности в пище) на фоне больших потерь пищи при транспортировке; - высокий уровень потерь пищи в логистической цепочке, наценки перевозчиков, операторов хранения, ритейлеров приводят к тому, что ее цена для конечного потребителя - горожанина может удваиваться [18] по сравнению с ценой «на выходе» с производства («farm-gate price»), а продолжительность транспортировки снижает качество пищи (витамины, свежесть, спелость и т. д.). Резюмируя вышесказанное, можно сделать следующий вывод: традиционная система обеспечения продовольствием городов не сможет удовлетворить их перспективные потребности и нуждается в дополнении. Это «дополнение» будет иметь форму производства пищи в самих городах, что позволить свести к минимуму логистические издержки, образование отходов. По мнению экспертов, в ближайшие годы следует ожидать «взрывного» развития [19] урбанизированного агропроизводства - производства продуктов питания в городах, а технологии самообеспечения городов продовольствием станут новой «большой вещью», по потенциалу своего развития сопоставимой с потенциалом развития Интернета 20 лет назад. Предпосылки развития урбанизированного агропроизводства Согласно Прогнозу научно-технологического развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2030 года [19], в следующем 10-летии ожидается «взрывной» рост спроса на технологии «урбанизированного сельского хозяйства» - на технологические решения (и соответствующие им области задельных исследований) получения продовольственного сырья в замкнутой, контролируемой среде в условиях городов. По нашему мнению, определяющие предпосылки для такого развития сложились именно в последние годы, и наиболее значимыми среди них мы считаем: 1. Потребность. Проявляется все более отчетливый запрос жителей городов на дополнительную и/или альтернативную систему снабжения/самообеспечения продуктами питания. Несмотря на то, что города растут по всему миру, в «бедных» и в «богатых» странах основа появления и развития такого запроса, а равно, и технологии удовлетворения такого спроса имеют принципиальные отличия (рис. 1). Если для первых (Бангладеш, Вьетнам, Никарагуа, Непал, Малави и др.) - это, преимущественно, вопрос элементарного самообеспечения пищей для выживания, т. е. количественный запрос, то для вторых (США, Канада, Германия, Великобритания, Франция и др.) - это вопрос расширения доступа к качественным, экологичным, «органическим», натуральным, свежим продуктам питания круглый год. И оценка ФАО численности так называемых «сити-фермеров» в 800 млн человек [20] касается в первую очередь распространенности низкотехнологичных практик хозяйствования в городах бедных стран [21]. Рис. 1. Запрос на дополнительные и/или альтернативные источники производства пищи в городах 2. Возможность. В последние годы технологии производства пищи стали доступнее. Четвертая промышленная революция, более известная как «Индустрия 4.0», «демократизирует» производство пищи, которое перестает быть «сакральным» знанием, зависящим от десятилетий наблюдений и практического опыта. Это знание становится всё более доступным с развитием информационных коммуникаций, а средства производства - всё менее дорогими, все более эффективными и управляемыми, чему способствует, в частности, развитие автоматизации и роботизации. Все это делает возвращение производства продуктов питания в города делом времени. Именно возвращение - как преодоление производством того разрыва между городом и сельским хозяйством, который в высшей мере проявился в эпоху индустриализации [22]. «Урбанизированное агропроизводство» и «городское сельское хозяйство»: различия При общем понимании сути этих понятий и результата, которым является производство продуктов питания в городской среде (речь идет, в первую очередь, о «свежих» продуктах - растениях, рыбе, животных, насекомых для пищевых целей, а не о продуктах их переработки), общепринятого определения этой практики нет: - эксперты ФАО называют ее «городским сельским хозяйством» («urban agriculture») [20] и определяют как «получение продукции растениеводства и животноводства на ограниченных площадях в пределах города (в том числе и традиционное «открытое» растениеводство на свободных участках земли, во внутренних дворах и на балконах домов и т.д.)»; - в России это «урбанизированное сельское хозяйство» [19], «технологии производства продовольственного сырья в замкнутой, контролируемой среде (в том числе за счет создания теплиц) c контролируемыми в полностью автоматическом режиме агроклиматическими параметрами; - в экспертном и аналитическом сообществе исследователей рынка устоялось определение «вертикальное фермерство» («vertical farming») или «технологии производства высококачественной свежей и питательной пищи с высоким урожаем в течение всего года, без отходов, без потребности в больших количествах воды и почвы, рабочей силы, в благоприятных погодных условиях» [23, 24]; - ряд технологических экспертов пользуются определением «внутреннее сельское хозяйство» («indoor agriculture») [25], «практика выращивания сельскохозяйственных культур, рыбы, насекомых на основе различных методов выращивания в помещениях, теплицах, складах, контейнерах (гидропоника, аквапоника, аэропоника), с более полным контролем среды для круглогодичного производства». Для нас представляются достаточно очевидными несколько моментов: - урбанизированное агропроизводство и традиционное сельское хозяйство действительно отличаются. Различие заключается в реализуемых технологиях. Именно высокая технологичность и ресурсоэффективность позволяют урбанизированному агропроизводству быть эффективнее традиционного сельского хозяйства в 15-90 раз (по использованию ресурсов - пространства, почвы, воды; по числу урожаев, объему удобрений и т. д.); - технологии урбанизированного агропроизводства (интенсивные технологии - гидропоника, аэропоника, аквапоника и др.) могут быть реализованы в сельской местности с той же эффективностью, что и в городе (за исключением таких неустранимых ограничений, как удаленность от массового рынка, необходимость транспортировки, приводящей к ухудшению потребительских качеств продукции, и образование отходов при транспортировке); - реализация традиционного сельского хозяйства в городе возможна (и пример такого «городского сельского хозяйства» приводит ФАО, сообщая о 800 млн «сити-фермеров» в мире [20]), но оно оказывается еще менее эффективным, чем в сельской местности, поскольку в городе нет достаточного объема ресурсов: земли, воды (естественных водоемов), часто не хватает даже естественного солнечного света, высок уровень экологической загрязненности и т. д.; - урбанизированное агропроизводство - это новые практики, основу которых формируют передовые технологии и оборудование, позволяющие обеспечить эффективное производство агропродукции круглый год, вне зависимости от внешних условий среды. По нашему мнению, не является рациональным смешение в одном определении терминов «город» и «сельское хозяйство», как изначально несущее в себе противоречие. Для описания практик эффективного, высокотехнологичного производства пищи в городской среде предлагаем использовать термин «урбанизированное агропроизводство» или «сити-фермерство». Мы понимаем «урбанизированное агропроизводство» («сити-фермерство») как эффективное, высокотехнологичное, преимущественно климатонезависимое (или с низким влиянием климатических условий), круглогодичное производство пищи в городах и/или пригородах, в искусственных условиях внутри помещений (замкнутых, полностью контролируемых и управляемых) или естественных условиях вне помещений (но с высоким уровнем контроля и управляемости), преимущественно без использования земли и химических средств (пестицидов, гербицидов, химикатов), с полным или частичным применением искусственного освещения, с высоким уровнем автоматизации производственных процессов. Именно такие практики набирают всё большую популярность и распространяются в развитых странах. Запрос на «здоровую» пищу как основа для развития сити-фермерства В представлениях людей по всему миру понятие «пища», ее качество, экологичность и безопасность и понятие «здоровье», становятся единым целым. Это глобальное изменение социально-культурных паттернов потребления пищи со смещением покупательских приоритетов к «пользе» продуктов (безопасности, натуральности, экологичности, органичности, свежести) в связи с ключевым влиянием пищи на здоровье и благополучие («wellbeing and wellness») названо «хэлсификацией» (health - здоровье). «Больше растительной пищи» (как предпочтение естественных, простых и гибких диет), «меньше пищевых отходов», «здоровое питание и напитки - для всех» - подобные утверждения в последние годы стали традиционными при перечислении глобальных трендов в потреблении продуктов питания [26]. Это новый, но уже устойчивый глобальный тренд, который подкрепляется: - ростом информированности людей о значимом влиянии питания на здоровье, физическую форму, самочувствие; - ростом популярности здорового образа жизни, стремлением к индивидуализации рациона (функциональное и «персонализированное» питание) на фоне распространения заболеваний, связанных с неправильным питанием [19]; - увеличением численности населения, продолжительности жизни, периода активного долголетия на фоне повышения стоимости медицинских услуг («забота о здоровье - дешевле, чем лечение»); - частыми инцидентами во многих странах мира, связанными с безопасностью пищевых продуктов [27]; - ростом благосостояния населения развитых стран и повышением готовности людей платить больше за «полезность» продуктов. Уже в настоящее время мировой рынок органических продуктов измеряется десятками миллиардов долларов (81,6 млрд долл. в 2015 г. [28]) и, по прогнозам, вырастет до 320 млрд долл. к 2025 г. (в том числе рынок свежих овощей и фруктов - 110 млрд долл.) [29], а натуральные, органические, свежие продукты и овощи формируют «мэйнстрим»-направление (основное направление) развития всего продуктового ритейла [30]. Устойчивое развитие органического рынка определяют запросы молодого поколения - это самая мотивированная на потребление «здоровых» продуктов возрастная группа [31]. Так, в 2016 г. продажи органических продуктов в США превысили 43,3 млрд долл., а самой многочисленной группой покупателей стали «миллениалы» - потребители в возрасте от 18 до 34 лет [32]. Популярность органической продукции неуклонно растет. В среднем 45 % американцев пытаются активно включать в свой рацион органические продукты [33], несмотря на то, что их стоимость, как правило, на 20-100 % дороже стоимости обычных. Но и в России более половины граждан (56 %) согласны переплачивать за экологически чистые продукты и готовы к повышенным тратам при покупке свежих, незамороженных, необработанных продуктов (51 %) и продуктов без содержания генномодифицированных объектов (46 %) [34]. Однако снижение покупательской способности россиян препятствует широкой реализации этой готовности на практике, и даже свежие овощи и фрукты становятся всё менее доступными потребителям, несмотря на существующий высокий спрос [35]. Рынок свежих, натуральных, экологических, «органических» продуктов быстро развивается во многих, преимущественно развитых странах мира. Потребители все более целенаправленно ищут и покупают продукты: - без стабилизаторов и усилителей вкуса; - незамороженных; спелых, а не собранных «для дозревания» во время транспортировки; - произведенных без химикатов, пестицидов, гербицидов, антибиотиков, стероидов; - с высокой прозрачностью производства и цепочки поставок. Такие продукты может предложить только местное, «локальное» производство [36]. И производство продуктов в городах - сити-фермерство (при определенном уровне технологичности), расположенное в непосредственной близости к массовому рынку сбыта, оказывается как нельзя лучше отвечающим этим запросам. Новые агротехнологии как предпосылка для развития сити-фермерства Сельское хозяйство стоит на пороге радикального преобразования. Глобальные вызовы (демографические, социальные, экономические, экологические) и реализация «подрывных» («disruptive») технологий (биотехнологии, автоматизация, роботизация, искусственный интеллект и др.) ведут к тому, что «традиционное» сельское хозяйство (agriculture) превращается в высокотехнологичную отрасль («AgTech») [37]. Основу этой глобальной технологической перестройки предваряет инвестиционный «бум» в новые сельскохозяйственные технологии - не привлекающий к себе большого внимания, но по своим объемам сопоставимый, например, с инвестициями в сферу инновационных финансовых технологий («FinTech») [38]. Крупные инвестиции предваряют переход от «семейного, наследственного фермерства» к умным «пищевым фабрикам» с высокоавтоматизированным, практически полностью контролируемым, ресурсоэффективным и преимущественно независимым от условий внешней среды (климата, погоды) производством. Эти особенности новых технологий открывают широкие возможности для быстрого развития урбанизированного агропроизводства - сити-фермерства, а повышающийся спрос на здоровую пищу (произведенную без химикатов, без транспортировки на большие расстояния, с непрерывным круглогодичным циклом производства и поставок продукции), на фоне быстрого увеличения численности городского населения, определяет экономическую возможность для их практической реализации. В целом переход к такой высокотехнологичной отрасли, как AgTech реализуется в первую очередь на основе «подрывных» технологий и продуктов [39] и эффекта синергии между ними. Эти технологии группируются вокруг следующих направлений [37]: - повышение эффективности цепочки добавленной стоимости, прямые коммуникации «ферма - потребитель», сокращение отходов; - повышение урожайности при уменьшении затрат (воды, удобрений и т. д.), использование спутниковой информации, беспилотных аппаратов, технологий искусственного интеллекта, анализа больших данных и «интернета вещей»; - биохимия и биоэнергетика: биоагрохимикаты, биоинженерия, биопродукты и семена, биоэнергетика; - новая пища («Foodtech»): мясозаменители, в том числе и новое использование традиционных источников продовольствия, а также другие устойчивые технологии получения протеина и продуктов питания; - сберегающее фермерство: новейший тренд - тепличные и «внутренние» («indoor farming») сельскохозяйственные технологии, вертикальные фермы, светодиодное освещение, аквапоника, гидропоника; - общая экологизация, отказ от химизации, органическое производство, производство сопутствующей непищевой продукции для повышения общей эффективности экономической модели. Отметим, что технологии сити-фермерства реализуются в рамках как минимум четырех из названных направлений - они сокращают логистические затраты, образование отходов, обеспечивают прямые коммуникации с потребителями; являются ресурсоэффективными и потребляют в 15-90 раз меньше ресурсов, чем традиционное агропроизводство (например, такие системы интенсивного растениеводства, как аэропоника расходуют в 90 раз меньше воды, чем традиционные открытые технологии); экологичны, не используют химических средств защиты и т. д. Основные технологии сити-фермерства и форматы реализации технологий Основными технологиями сити-фермерства являются (рис. 2): - технологии интенсивного растениеводства: гидропоника, аэропоника и их разновидность - «вертикальные фермы» («vertical farms») для производства растений или грибов без земли (на растворах удобрений с использованием субстратов или без такового); - технологии интенсивного рыбоводства (аквакультуры): на основе систем (установок) замкнутого водоснабжения - рециркулятивной аквакультуры («recirculation aquaculture») для производства рыбы и нерыбных объектов (например, раков, креветки); - технология совмещенного рециркулятивного рыбоводства и интенсивного растениеводства - аквапоника (в единой замкнутой системе); Рис. 2. Основные технологии сити-фермерства Существуют и специфичные направления - фермы для разведения насекомых как источника альтернативного протеина, в том числе и для создания продуктов питания (например, сверчки являются основой протеиновых батончиков компании «EXO» (США)) или для производства протеина для сельскохозяйственных кормов (например, технология разведения колоний мух компании «AgriProtein» (ЮАР)). Другим специфичным направлением является культивирование водорослей (микроводорослей) для последующего производства продуктов питания или сельскохозяйственных кормов. Наиболее простыми считаются системы гидропоники, наиболее сложными - системы аквапоники (искусственные трехсоставные замкнутые экосистемы: гидробионты - колонии нитрифицирующих бактерий - растения). Технологии сити-фермерства реализуются с использованием такого специализированного оборудования, как: - источники искусственного света (преимущественно энергоэффективного - диодного или светодиодного (LED)); - сенсоры, датчики; - системы, элементы климатического контроля и поддержания заданных условий среды [40] (охлаждение, обогрев, вентиляция, углекислый газ и т. д.); - элементы систем гидропоники (гидропонные модули, стеллажи и т. д.), аэропоники (модули, инжекторы) и аквапоники (резервуары, бассейны) [41]; - оборудование для водоподготовки и водоочистки: аэраторы, насосы, озонаторы, ультрафиолетовые лампы, механические фильтры и др. В целом в настоящее время лидирующее положение на рынке сити-фермерства, который оценивается в 2 млрд долл. США, занимает гидропоника [41]. Однако в следующие 5 лет эксперты прогнозируют более быстрый рост технологий аэропоники и аквапоники [41], поскольку они более экономны и/или эффективны, чем системы гидропоники. Внедрение небольших систем аквапоники в фермерских хозяйствах, благодаря экономическим выгодам, будет играть жизненно важную роль в развитии этой технологии. Все технологии сити-фермерства реализуются внутри помещений, но в различных «форматах» и масштабах (рис. 3): - в теплицах, в частности на крышах; - на складах и выведенных из оборота и/или переоборудованных производственных помещениях; - в мобильных контейнерах, в частности переоборудованных типовых морских контейнерах; - на растительных «фабриках» - вертикальных фермах; - в домашних условиях, на мелкомасштабных установках и в «гроубоксах» (growbox - ящик для выращивания). Рис. 3. Основные «форматы» сити-фермерства Эксперты уже достаточно уверенно говорят [42] о том, что сити-фермерство ни в настоящее время, ни в будущем не будет сводиться к единому формату. Обосновывается это тем, что всегда будут разные приложения технологий, разные цели производства (разные потребности потребителей продукции) и разный баланс между возможностями производителя обеспечивать необходимые объемы капитальных затрат и/или операционных расходов. Основные приложения технологий сити-фермерства Главные виды продукции, производимой сити-фермерством, - это фрукты, овощи, травы, а также водные организмы. Среди растений преобладает выращивание салата; листовая зелень и другие травы являются наиболее быстро растущими типами культур и отличаются высокой маржинальностью. Набирает популярность выращивание рыбы совместно с растениями в системах аквапоники. Наиболее распространенным видом рыб, культивируемых в аквапонических системах, является тиляпия (Tilapia), а быстрое развитие технологии связывается с развитием индустрии гостеприимства. Но цели сити-фермерства не исчерпываются производством продуктов питания - их достижение возможно при решении различных задач - от экологических до образовательных (рис. 4). Чаще всего цели производства (сфера приложения) и определяют технологию сити-фермерства и физическую форму ее реализации - домашняя» установка, контейнер, склад, теплица и др. Так, контейнерная сити-ферма с относительно небольшими объемами производства не сможет обеспечить запросы крупных потребителей (например, запросы торговой сети) настолько эффективно, как это сделает растительная фабрика. Однако растительная фабрика, ориентированная, как правило, на выращивание одного вида растений, не сможет эффективно удовлетворить потребности ресторана, которому требуются свежие овощи в ассортименте, но в небольших количествах. В этом случае лучшим вариантом для организации производства и поставок могут стать контейнерные фермы или мелкомасштабные «домашние» установки (в том числе развернутые непосредственно в самом ресторане). Рис. 4. Основные приложения технологий сити-фермерства (Association for Vertical Farming, 2017, www.vertical-farming.net) По каждому из перечисленных направлений приложения технологий сити-фермерства уже имеется достаточное количество практических примеров, но их рассмотрение выходит за рамки данной статьи. Заключение Рост численности населения планеты и его концентрация в городах обусловливают высокий спрос на альтернативное снабжение продовольствием и в качественном, и, в перспективе, в количественном отношении. Развитие традиционного сельского хозяйства по инерционному сценарию не сможет удовлетворить этот спрос в силу сокращения объема плодородных земель, исчерпания ресурсов Мирового океана, негативных последствий изменения климата и т. д. Кроме того, весь возможный прирост объемов производства может быть нивелирован опережающим ростом числа потребителей, большими объемами образования отходов в цепочке поставок продовольствия. Развитие урбанизированного агропроизводства (сити-фермерства) как эффективного, высокотехнологичного производства пищи в городских условиях и/или условиях пригородов позволит повысить уровень самообеспечения городов и снизить риски для продовольственной безопасности, а интенсивные технологии сити-фермерства (гидропоника, аэропоника, аквапоника) получают всё большее признание и распространение в развитых и развивающихся странах. Необходимость развития сити-фермерства признается на мировом уровне. В соответствии с п. 95 Плана осуществления «Новой программы развития городов» Декларации Кито «Об экологически устойчивых городах и населенных пунктах для всех», принятой на Конференции ООН по жилью и устойчивому городскому развитию «Хабитат III» (Эквадор, г. Кито, 20 октября 2016 г.) и одобренной Генеральной Ассамблеей ООН (68-е пленарное заседание 23 декабря 2016 г.), 197 государств-участников ООН декларировали обязательство «оказывать поддержку сельскому хозяйству и фермерству в городских условиях» [43].
