A LED-világítás új tartalmat ad a konyhakert fogalmának. Leveles zöldségek, zöldfűszerek egy épületben, akár a konyhában is termeszthetők, ha a növényeket megfelelő intenzitású fénnyel világítjuk meg. A világítás jelentős mennyiségű energiát igényel, de amint az alábbi cikkből kiderül, megéri a beltéri növénytermesztéssel kísérletezni azoknak, akik nem sajnálják a növények ápolására szánt időt, és fontosnak tartják, hogy friss, kiváló minőségű élelmiszer kerüljön a tányérjukra.
Néhány évtizeddel ezelőtt szinte minden vidéki házhoz tartozott konyhakert, ahol a család számára szükséges zöldségeket és gyümölcsöket termelték meg az emberek. Napjainkra a konyhakertek mérete a húsz évvel ezelőtti 102 ezer hektárról 3,1 ezer hektárra csökkent, ami jelzi, hogy a vidéki emberek élete jelentősen átalakult az elmúlt időszakban. A friss zöldségeket nagy üzletláncokban szerzik be nem csak a városi, hanem a falvakban élő emberek is.
Paradox módon ugyanebben az időszakban erősödött az igény arra, hogy egész évben friss, egészséges növényi élelmiszerhez jussunk. A téli zöldségfogyasztásunk ma már nem korlátozódik a pincében tárolható gyökérzöldségekre és a savanyú káposztára. A globális elosztóláncokon keresztül néhány nap alatt a magyar fogyasztókhoz is eljut a Spanyolországban termesztett jégsaláta vagy a Törökországban érlelt paradicsom. Szárított fűszerek helyett szívesebben használunk cserépben nevelt zöldfűszert.
Friss zöldséget, de honnan és hogyan?
A messziről szállított friss zöldségekkel kapcsolatban időnként felmerülnek élelmiszer-biztonsági aggályok. Az olcsón, nagy tömegben előállított zöldségekben kimutathatók a termesztés során alkalmazott növényvédő szerek, de ezek koncentrációja az esetek többségében a határérték alatt marad. A termékvisszahívással járó, ritka, kirívó esetek ugyanakkor növelik a bizalmatlanságot a nagy távolságról szállított import élelmiszerekkel szemben.
Habár pénzügyi oldalról nézve gazdaságos vállalkozás alacsony termelési költségű helyről több ezer kilométer távolságban levő piacra szállítani friss zöldséget, a gyakran emlegetett fenntarthatósági szempontokkal szöges ellentétben áll a szállítással járó környezeti terhelés. Ráadásul a polcokra kirakott „friss” áru valójában több nappal korábban lett betakarítva, ezért gyorsan elveszti frissességét, és jelentős része a kukában landol.
A Nébih háztartásiélelmiszerhulladék-felmérése szerint Magyarországon a friss zöldségek teszik ki az élelmiszer-hulladék 10%-át, ami a második legnagyobb tényező a készételmaradék után. Az élelmiszer-hulladék csökkentése az ENSZ és az EU fenntarthatósági céljai között is szerepel. Az EU tagállamai az egy főre eső élelmiszer-hulladék mennyiségét a 2020-as felmérés eredményeihez képest 30%-kal kívánják csökkenteni 2030-ra a kiskereskedelemben és a háztartásokban egyaránt. A beltéri növénytermesztés oldhatja fel az ellentmondást a vevői igény és a termesztés lehetőségei között. Évszaktól és időjárástól függetlenül, a fogyasztók közelében, akár egy nagyvárosi pincében is megtermelhetők a friss zöldségek.
Hogyan tartsuk életben a cserepes bazsalikomot?
A beltéri növénytermesztés legegyszerűbb módjával próbálkoznak azok, akik cserepes zöldfűszert, például bazsalikomot visznek haza a bevásárlásból, abban a reményben, hogy a növény egy részét felhasználják a vacsorakészítésnél, és a maradékot tovább nevelik a konyhában. Sok vásárló tapasztalta már, hogy hiába locsolta rendszeresen, egy-két héten belül elpusztult a cserépben vásárolt bazsalikom. Ezt az esetet szemlélteti az 1. kép, amelyen két bazsalikom látható egy háromhetes kísérlet indulásakor és zárásakor.
A bal oldali növény napi 16 órán keresztül egy asztali lámpával volt megvilágítva, míg a jobb oldalon a növény nem kapott több fényt, mint a lakásban található többi szobanövény. A különbség szembetűnő: a megvilágított növény magassága 5 centiméterrel nőt a kísérlet alatt, és új leveleket is növesztett. Ezzel szemben a fénykezelés nélküli bazsalikom sorvadásnak indult. A különbség magyarázata az, hogy a téli időszakban még az ablakba tett növény sem kapja meg azt a fénymennyiséget, amelyre a növekedéshez szüksége lenne. Amikor úgy gondoljuk, hogy egy jól megvilágított konyhapulton kellő mennyiségű fényhez jut a bazsalikom, a szemünk becsap minket: amit mi a zöldségaprításnál jó megvilágításnak érzékelünk, az a növény számára fényszegény hely.
Az emberi szem ugyanis folyamatosan alkalmazkodik a környezeti fényviszonyokhoz a pupillanyílás változtatásával és a fotopigmentek mennyiségének szabályozásával. A szem alkalmazkodóképességének köszönhetően jól látunk este, amikor 10 lux az úttesten mért fényintenzitás, és verőfényes nyári napsütésben is, amikor 100.000 lux a megvilágítás mértéke. Növényvilágításnál a fényintenzitást nem az emberi szem fényérzékenységi görbéjével súlyozott, lux egységben mért megvilágítással, hanem a PPFD-vel jelölt fotoszintetikus fotonbesugárzással jellemezzük, ami a 400–700 nm közötti hullámhossztartományból egységnyi felületre egységnyi idő alatt érkező fotonok számát adja meg μmol m-2s-1 egységben.
Mennyi fényre van szükségük a növényeknek?
A fenti táblázatban egy lakásvilágítás tervezéséhez ajánlott megvilágítás-értékeket hasonlítjuk össze a hozzájuk tartozó PPFD-szintekkel. Ha ehhez hozzátesszük, hogy a kifejezetten árnyéktűrő filodendron fényigénye 40 μmol m-2s-1, érthető, hogy az ember számára tervezett mesterséges világítás mellett esélytelen életben tartani a fényigényes zöldfűszereket. A növények számára a fény nemcsak környezeti jel, hanem energiaforrás, a fotoszintézis hajtóereje. A fotoszintézis során a növény szén-dioxid- és vízfelhasználásával szőlőcukrot állít elő, és ezzel párhuzamosan, melléktermékként oxigént bocsájt ki. A fotoszintézis sebessége, amit a CO2-megkötés vagy az oxigéntermelés sebességével mérhetünk, a levélre eső fotonbesugárzástól függ (1. grafikon).
Fény hiányában a növény nem tud fotoszintetizálni, a sejtlégzés viszont éjjel-nappal zajlik. A sejtlégzés során a növény oxigént használ fel, és szén-dioxidot termel. A fénykompenzációs pont azt a fényintenzitást jelenti, amelynél a fotoszintézis során megkötött szén-dioxid mennyisége megegyezik a sejtlégzés során keletkező széndioxid mennyiségével. A fénykompenzációs pont a leveles zöldségek, zöldfűszerek esetében a 20–50 μmol m-2s-1 tartományba esik. A fénykompenzációs pont fölött a fotoszintézis sebessége arányos a fotonbesugárzással. A fénytelítési pontnak nevezett PPFD-értéken a fotoszintézis sebessége telítésbe megy. A fénytelítési ponton túl hiába növeljük a PPFD-értéket, a fotoszintézis sebessége már nem változik tovább. Ebben a szakaszban a fotoszintézis sebességét már nem a fényintenzitás, hanem más tényezők, a hőmérséklet vagy a levegő CO2-tartalma korlátozza.
A világítás tervezésénél a fénykompenzációs és fénytelítési pont közé állítjuk be a fény intenzitását. Minél közelebb kerülünk a fénykompenzációs ponthoz, annál alacsonyabb lesz a biomassza-termelés, ami azt jelenti, hogy egyre kevésbe használjuk ki a termesztőberendezés kapacitását. Ellenkező irányba haladva a görbén a fénytelítési ponton túl pedig pazaroljuk az energiát, hiszen a növény a fénytelítési pont fölött nem képes hasznosítani a többletként jelentkező fotonokat.
Kísérletünkben az 1. jelű cserépben a bazsalikomot 5 W teljesítményű, meleg fehér fényű LED-fényforrással világítottuk meg napi 16 órán keresztül, reggel 7 és este 11 óra között. A lombozat tetején a megvilágítás értéke 6000 lux volt, ami 100 μmol m-2s-1 fotoszintetikus fotonáram-sűrűségnek felel meg. Ez a fényintenzitás elmarad a déli napsütés során mérhető értéktől, de elegendő ahhoz, hogy a növény szerves anyagot termeljen és fejlődjön. Az 1. képen a b jelölésnél a jobb oldali (2 jelű) a cserép megvilágítása az előző értéknek a századrésze, 60 lux, 1 μmol m-2s-1 volt, ami bőven a fénykompenzációs pont alá esik. A fényhiányos növény feléli a sejtjeiben tartalékolt tápanyagokat, képtelen a fejlődésre.
Láttuk tehát, hogy az emberi szem igényei szerint kialakított beltéri világításnál a fényintenzitás messze a növények fénykompenzációs pontja alatt marad. Ahhoz, hogy egy cserépben nevelt növényt életben tartsunk, elegendő 5 W teljesítményű LED-fényforrással kb. 15 cm távolságról megvilágítani a növényt. Az 5 W teljesítményű lámpa napi 16 órás működése során 2,4 kWh villamos energiát használ fel egy hónapban. Egy háztartásban, ha a teljes havi áramfelhasználás 210 kWh alatt marad, akkor a támogatott, 36 Ft/kWh lakossági tarifával számolva havi 87 Ft a világítás költsége, de ha kilépünk a támogatott keretből és 70 Ft/kWh tarifával számolunk, akkor is 168 Ft havi világítási költséggel kell számolnunk. Ennyibe kerül tehát, hogy a bazsalikomot életben tartsuk, és ez jóval olcsóbb, mintha az elpusztult növényt pótolnánk 700–800 forintért.
Érdemes salátával is próbálkozni?
A beltéri növénytermesztés egy következő szintje, ha nem cserepeszöldfűszert kívánunk életben tartani, hanem leveles zöldségeket, például salátát termeszteni. Évek óta kaphatók hobbikertészeknek kifejlesztett házi termesztőrendszerek, amelyekben a bazsalikomkísérlethez hasonló világítási körülmények között nevelhetünk salátát. Egy hónap alatt 200 g tömegű saláta növeszthető a legkorszerűbb 5 wattos LED-fényforrás alatt. Napi 16 órás megvilágítással és emelt tarifával számolva a világítás költsége 168 Ft, azaz 84 Ft/100 g saláta. Ha havonta nem csak egyszer akarunk salátát betakarítani, meg kell sokszoroznunk a termesztőberendezés méretét. Harminc növénnyel számolva a villanyszámlánk havi 5000 forinttal emelkedik. A termesztés fajlagos költsége nem változik, adagonként továbbra is 84 Ft/100 g energiaköltséggel kell számolnunk, ami versenyképes alternatívát jelent az áruházakban 4–500 Ft/100 g áron kapható zacskózott salátakeverékekkel szemben.
Növelhető tovább az üzemméret?
Az eddigiekben, amikor a termesztés energiafelhasználásáról volt szó, mindig csak a világítást vettük figyelembe. Egy önálló, zárt rendszerű termesztőberendezésben, például egy hőszigetelt konténerben kialakított beltéri növénytermesztő egységben számolnunk kell a hűtés, fűtés és páramentesítés költségeivel is. A továbbiakban a MATE Növénytermesztési-tudományok Intézet kísérleti konténerfarmján végzett mérések eredményeit ismertetjük. A konténerben a hőmérsékletet fűtésre és hűtésre egyaránt alkalmas légkondicionáló berendezéssel tudjuk beállítani. A konténerbe beépített világítási teljesítmény 720 W, ami napi 16 órás működés mellett11,5 kWh villamos energiát fogyaszt.
Konténerben termesztve
Ehhez adódik még a légkondicionáló fogyasztása, ami mellett a többi eszköz, a keringető szivattyúk, szenzorok és vezérlők fogyasztása eltörpül. A kísérleti konténer napi energiafogyasztását mutatja a 3. kép egy nyári és egy őszi kísérleti időszakra. A külső időjárási körülményektől és a beállított belső hőmérséklettől függően a légkondicionáló fogyasztása időben jelentősen ingadozik. Az őszi kísérletsorozatban salátát termesztettünk, amikor is a konténer átlagos napi energiafogyasztása 14,9 kWh volt. Maximális helykihasználás esetén 84 saláta termeszthető a konténerben. Harmincnapos termesztési időszak végére a salátanövények átlagtömege 200 grammot ért el. A 70 Ft/kWh háztartási tarifával számolva 100 gramm saláta energiaköltsége 186 Ft, ami két okból jóval magasabb, mint a konyhai termesztés költsége. Egyrészt a konténerben a világítás nem tekinthető optimálisnak, a fény jelentős része nem a növények levelét világítja meg. Másrészt a konténerben a klímaberendezés működési költsége rontja a fajlagos energiaköltséget.
A különböző típusú termesztési berendezéseket célszerű az áramtarifától független energiahatékonyság mutatóval összehasonlítani, amelyet úgy képzünk, hogy a megtermelt növény össztömegét elosztjuk a termesztés során elfogyasztott villamos energia mennyiségével. A konyhai kísérletben az energiahatékonysági mutató 83 g/kWh volt, ami az optimalizált termesztőrendszerekre jellemző csúcsértéknek felel meg. A konténerkísérletben az energiahatékonysági mutató 38 g/kWh, ami beleesik az irodalomban vertikális farmokra közölt energiahatékonyság-tartományba, és egy átlagos értéknek számít. Az üzemméret növelésével az energiahatékonysági mutató jelentősen nem javítható beltéri növénytermesztő berendezésekben. Növényenként 5 W világítási teljesítményre van szükségünk, tehát ha növeljük a növények számát, azzal arányosan nő a berendezés energiafelhasználása is.
Két úton indulhatunk el, ha a termelés energiaköltségét minimalizálni szeretnénk. Az egyik lehetőség, ha nem egy zárt térben, hanem fóliasátorban, üvegházban termesztjük a növényeket. Ebben az esetben a hőszigetelt konténerhez képest nagyobb fűtési költséggel kell számolni, ugyanakkor jelentősen csökkenhet a világítás költsége, mert természetes fény világítja a növényeket, és csak annyi kiegészítő LED-világítást használunk, amennyire feltétlenül szükség van.
A másik lehetséges irány, ha visszatérünk egy épületbe, ahol a termesztéstől függetlenül szabályozott a levegő hőmérséklete. Ebben az esetben a légtechnika nem jelentkezik új költségtényezőként, és csak a világítás 83 g/kWh fogyasztásával kell számolnunk. Ez a feltételezés csak egy méretkorlát alatt alkalmazható: csak annyi növényt termesztünk, amennyit a helyiség elbír, és még nem szükséges külön légtechnikát üzemeltetni a hőmérséklet- és páratartalom-szabályozás érdekében.
Konyhakert a 21. században
A 84 Ft/100 g energiaköltség csak akkor vállalható, ha saját felhasználásra termelünk, vagy közvetlenül a fogyasztóknak tudjuk értékesíteni az árut. Ez a háztáji gazdálkodás modellje. Alapvetően az önellátás a cél, és csak a fölöslegből kerül a piacra. A beltéri növénytermesztés visszahozza a konyhakert fogalmát az életünkbe. Elsődleges előnye az, hogy mindig elérhető számunkra a jóízű saláta és fűszernövény. Nem a hűtőből vesszük ki a kétes frissességű növényeket, hanem a látványnak is vonzó beltéri kertből.
SZERZŐ: DR. BALÁZS LÁSZLÓ EGYETEMI DOCENS • MAGYAR AGRÁR- ÉS ÉLETTUDOMÁNYI EGYETEM
