Vertikaaliviljelyratkaisu päivityksellä paremmaksi
Hain Metropolian Big-Flash-hankkeen Metagrow-projektin Salama-vaiheeseen mukaan ja pääsin aloittamaan projektissa Salama-assistenttina helmikuun alussa 2023. Projektissa tehtävänäni oli päivittää Metropolian Myyrmäen kampuksen Urbanfarmlabissa (UFL) sijaitsevan aeroponisen vertikaaliviljelyratkaisun pneumatiikkajärjestelmä, jolla ravinneliuosta syötetään täysin automatisoidusti kasvualustan kasvuputkiin.
Projektin lopputuloksena syntyi luotettava ja varmatoiminen pneumatiikkajärjestelmä, jonka syöttöasetukset ovat monipuolisesti ja helposti säädettävissä. Projektin kruunasi se, kun uusitulla testikasvualustalla saatiin kasvatettua yksi testisato Crispyano-salaattia toukokuun aikana.
Salaatteja kasvamassa testikasvualustan kuudessa kasvuputkessa.
Projektin Salama-vaiheen tarkoituksena oli päivittää Proof of Concept (PoC) eli konseptitodistus vaiheessa olevan Metagrow Oy:n kehittämän innovatiivisen ja kestävän vertikaaliviljelyratkaisun pneumatiikkajärjestelmä. Salama-vaihe on jatkoa Suvituuli-vaiheelle, jonka opiskelijaryhmä toteutti syksyllä 2022. Suvituuli-vaiheessa opiskelijaryhmä rakensi ensimmäisen kokoonpanon kasvualustasta ja
automatisoidusta pneumatiikkajärjestelmästä UFL:n kasvatushuoneeseen. Päivityksen tavoitteena oli parantaa pneumatiikkajärjestelmän toiminnan luotettavuutta ja helpottaa sen säädettävyyttä uusien komponenttien ja laitteiden avulla.
Metagrow Oy on Jarmo Lehtosen ja Jan Hainari-Maulan vuonna 2022 keväällä perustama yritys, joka on keskittynyt kestävään sisä- ja kaupunkiviljelyn teknologiaan, menetelmiin ja niiden kehitykseen. Metagrow hyödyntää suojattua keksintöä, joka perustuu älykkäästi ohjattuun kaasukäyttöiseen sumujärjestelmään ja 3D-metallitulosteiseen suutinteknologiaan. Metagrow’n vertikaaliviljelyratkaisua tutkitaan, testataan ja skaalataan isommaksi Metropolian Urbanfarmlabissa, jossa yrityksen testikasvualusta sijaitsee.
Mitä vertikaaliviljely on?
Vertikaaliviljely on viljelymenetelmä, jossa kasviksia tuotetaan hallituissa olosuhteissa suljetussa ympäristössä ja niitä kasvatetaan useissa kerroksissa. Suljetussa ympäristössä kasveille pystytään tarjoamaan optimaaliset kasvuolosuhteet, johon vaikuttavat vesi, ravinteet, valo ja ilmasto. Vertikaaliviljely mahdollistaa ruoan lähituotannon urbaaneissa olosuhteissa kasvukeskusten lähellä. Vertikaaliviljelyssä käytetään suljettua vedenkiertojärjestelmää ja kasvien kastelussa käytetty ylimääräinen vesi, joka ei kulu kasvien käyttöön tai veden vähäiseen haihtumiseen, ohjataan uudelleen käytettäväksi. Kasvit saavat Metagrow’n kasvatusratkaisussa veden ja ravinteet aeroponisesti.
Aeroponisessa viljelyssä kasvien kasvatukseen ei käytetä laisinkaan multaa, vaan kasvit saavat tarvitsemansa ravinteet ravinneliuoksesta. Kasvien juuret eivät ole suorassa kosketuksissa ravinneliuokseen, vaan liuos sumutetaan kasvien juurille hienojakoisena sumuna. Metagrow’n kasvatusratkaisussa kasvien juuret roikkuvat ilmassa kasvuputkien sisällä, johon ravinneliuossumua syötetään.
Päivitys
Projektiin mukaan tultuani hanskat oli lyötävä heti käteen, sillä aikataulutavoitteet olivat melko vaativat. Kasvatusalustan kokoonpano oli purettu lähes kokonaan Suvituuli-vaiheen jälkeen. Tehtävänäni projektissa oli suunnitella ja rakentaa uusi pneumatiikkajärjestelmä sekä koota kasvatusalusta uudelleen UFL:n
kasvatushuoneeseen.
Pneumatiikkajärjestelmän päivityksessä käytettiin Festo Oy:n venttiilejä ja komponentteja. Myös ohjelmoitava logiikka (PLC), jolla laitteiston ohjaus ja automatisointi oli tarkoitus tehdä, tilattiin Festolta. Valitettavasti tilattu PLC saapui vasta projektin lopussa, niin sitä ehditty saamaan osaksi laitteistoa. Festolta saatiin lainaksi vanhempi versio tilatusta PLC:stä, mutta sen käyttöönotossa ja konfiguroinnissa ilmeni ongelmia. Vaativien aikataulutavoitteiden takia ja projektin eteenpäin viemiseksi laitteiston ohjaamisessa ja automatisoinnissa käytettiin Metropoliasta löytynyttä Arduino-pohjaista Controllino Maxi PLC:tä.
Uusi pneumatiikkajärjestelmä saatiin rakennettua ja testikasvualusta koottua UFL:n kasvatushuoneeseen maaliskuun loppuun mennessä. Seuraavaksi oli testien vuoro, jotka kestivät koko huhtikuun ajan. Testeillä etsittiin kasvien kannalta suotuisia ravinneliuoksen syöttöasetuksia. Testien perusteella löytyneet suotuisimmat asetukset pistettiin varsinaiselle koetukselle, kun niitä testattiin Crispyano-salaattilajikkeen kasvatuksessa. Toukokuun aikana saatiin kasvatettua yksi testisato. Salaattien koossa on selvästi nähtävissä eri syöttöasetuksien vaikutukset.
Metagrow oli erittäin tyytyväinen projektin lopputulokseen ja päivitettyyn pneumatiikkajärjestelmään. Projektista oli merkittävää hyötyä heidän vertikaaliviljelyratkaisun edistämisessä. Projekti oli minulle mielenkiintoinen ja pääsin siinä haastamaan sekä kehittämään omia taitojani.
Lähteet
1. Metagrow engineers advanced distribution systems of water and nutrition for plants. 2022.
Verkkoaineisto. Urbantechhelsinki. 27.7.2022. Luettu 28.5.2023.
2. Metagrow – Introduction video UTH. 2022 Verkkoaineisto. Youtube. Katsottu 28.5.2023.
Kirjoittaja
Santeri Aalto
Salama-assistentti