Αξιολόγηση κύκλου ζωής (ΑΚΖ) αεροπονικής καλλιέργειας μαρουλιού και αγγουριού: περιβαλλοντικό αποτύπωμα

Abstract

The Earth's population continues to grow and is expected to exceed 9 billion by 2050, which requires a massive increase in global food production. We are at the beginning of a developmental challenge in the agrifood sector, with a shift towards fully automated agriculture and the sustainable management of limited natural resources. Soilless cultivation is the answer to the need for sustainable food production. Hydroponics and aeroponics are at the spearhead of these technologies, offering total control over the plant growth environment, maximizing production, and minimizing costs. In particular, aeroponics is currently considered the most modern method of cultivation in a controlled environment, in the absence of soil or any other substrate. The purpose of this thesis is the environmental assessment of lettuce and cucumber cultivation using the aeroponic method, and the estimation of the resulting environmental impact. In aeroponics, plant roots grow within cultivation channels, literally in the air, in the absence of a substrate, and are periodically sprayed with a nutrient solution. The subject of this thesis was the cultivation of these specific plant species in a prototype automated aeroponic system, as they are considered among the most widely cultivated and consumed worldwide. To assess the environmental impacts, the Life Cycle Assessment (LCA) methodology was applied using the CML 2 baseline 2000 method, through which ten impact categories were calculated. The functional unit is the production of one Kg of fresh lettuce and cucumber respectively, ready for consumption. The overall results of the thesis showed that the use of electricity caused the greatest environmental burden in all impact categories examined, due to its origin largely from the use of fossil fuels. The comparison with other cultivation methods showed a lower impact in some cases and a higher one in others, in proportion to and depending on the means, resources, and energy mix used in each case.

Ο πληθυσμός της Γης συνεχίζει να αυξάνει και αναμένεται να ξεπεράσει τα 9 δισεκατομμύρια έως το 2050, γεγονός που απαιτεί μια τεράστια αύξηση της παγκόσμιας παραγωγής τροφίμων. Βρισκόμαστε στην αρχή μιας αναπτυξιακής πρόκλησης στον αγροδιατροφικό τομέα, με στροφή στην πλήρως αυτοματοποιημένη γεωργία και στην αειφορική διαχείριση των περιορισμένων φυσικών πόρων. Οι καλλιέργειες εκτός εδάφους είναι η απάντηση στην ανάγκη για βιώσιμη παραγωγή τροφής. Η υδροπονία και η αεροπονία αποτελούν τις αιχμές του δόρατος στις τεχνολογίες αυτές, προσφέροντας απόλυτο έλεγχο στο περιβάλλον ανάπτυξης των φυτών, μεγιστοποίηση της παραγωγής και ελαχιστοποίηση του κόστους. Ειδικότερα, η αεροπονία σήμερα θεωρείται η πιο μοντέρνα μέθοδος καλλιέργειας σε ελεγχόμενο περιβάλλον απουσία εδάφους ή άλλου υποστρώματος. Σκοπός της διατριβής είναι η περιβαλλοντική αξιολόγηση καλλιέργειας μαρουλιού και αγγουριού με τη μέθοδο της αεροπονίας και η εκτίμηση της επιβάρυνσης που προκαλείται. Οι ρίζες των φυτών στην αεροπονία αναπτύσσονται μέσα σε κανάλια καλλιέργειας, κυριολεκτικά στον αέρα, απουσία υποστρώματος και ψεκάζονται περιοδικά με το θρεπτικό διάλυμα. Αντικείμενο της διατριβής αποτέλεσε η καλλιέργεια σε πρότυπο αυτοματοποιημένο σύστημα αεροπονικής καλλιέργειας των συγκεκριμένων φυτικών ειδών, διότι θεωρούνται από τα πλέον καλλιεργούμενα και καταναλισκόμενα παγκοσμίως. Για την αποτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, εφαρμόστηκε η μεθοδολογία της Αξιολόγησης Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ) με τη χρήση της μεθόδου CML 2 baseline 2000, μέσω της οποίας υπολογίστηκαν δέκα κατηγορίες επιπτώσεων. H λειτουργική μονάδα είναι η παραγωγή ενός Kg φρέσκου – νωπού προϊόντος μαρουλιού και αγγουριού αντίστοιχα, έτοιμων προς κατανάλωση. Τα αποτελέσματα της διατριβής στο σύνολό τους, έδειξαν ότι η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας έδωσε τη μεγαλύτερη περιβαλλοντική φόρτιση σε όλες τις εξεταζόμενες κατηγορίες επιπτώσεων, λόγω της προέλευσης της σε μεγάλο βαθμό από τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Η σύγκριση με άλλες καλλιεργητικές μεθόδους έδωσε σε άλλες περιπτώσεις μικρότερη επιβάρυνση και σε άλλες μεγαλύτερη, σε αναλογία και εξάρτηση με τα μέσα, τους πόρους και το ενεργειακό μίγμα που χρησιμοποιούνταν σε κάθε περίπτωση.