XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сити- ферма города Стерлитамака

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Касьянова Д.С. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Гимназия № 2" городского округа город Стерлитамак Республика Башкортостан

Ищук Наталья Валерьевна 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Гимназия № 2" городского округа город Стерлитамак Республика Башкортостан

Работа в формате PDF

280.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

К 2050 году население планеты, как ожидается, составит почти 10 миллиардов, и накопление этого огромного населения станет огромной проблемой. Из-за промышленного развития и урбанизации каждый день мы теряем пахотные земли. Ученые говорят, что за последние 40 лет Земля потеряла треть своих пахотных земель. Мы не знаем, сколько еще мы потеряем в ближайшие 40 лет. Увеличение спроса на продовольствие из-за растущего населения наряду с постоянно уменьшающимися пахотными землями, нехватка воды, энергоресурсов, ухудшение экологии- представляют собой одни из самых больших проблем, стоящих перед человеком.

Я предлагаю проект по теме «Сити – ферма города Стерлитамака», который улучшит экологическую обстановку нашего города, задействует все заброшенные здания Стерлитамака, которые можно использовать для выращивания экологически чистых овощей, животных, поможет экономить на энергоресурсах.

Цель моего проекта: сити-ферма- экономически выгодный проект, экологически улучшающий город Стерлитамак.

Задачи проекта:

Собрать материал, доказывающий, что Сити–ферма г. Стерлитамака – проект, сберегающий водные и энергетические ресурсы, площади и почву.

Сити- ферма - экологически и экономически безопасное производство.

Создать макет Сити - фермы из подручных материалов.

Объект исследования – Сити-ферма.

Гипотеза – сити - ферма позволяет экономить энергоресурсы, площади земель, воду. В сите ферме происходит круговорот ресурсов. Сити – ферма экономически выгодна.

Практическая значимость проекта - ресурсосбережение актуальная проблема для каждого из нас. Если каждый будет хоть немного экономить энергию и воду, беречь природу, то это положительно отразится на нашей экологии и экономике.

Сити-фермерство

Сити–фермерство (англ. City-farm) – это выращивание сельскохозяйственных культур и животных в городских условиях. Это направление несет в себе идею создания идеальной городской среды. В сити-фермерстве невообразимым образом переплелись любовь к растениям, животным, умение работать со сложной техникой, предпринимательская жилка, понимание ценности экологии и здоровья в современном мире. Сити – фермы – это вертикальные фермы. Их возводят в мегаполисах, где не хватает свободной земли, но есть нерентабельные производственные помещения. Благодаря расположению грядок в несколько ярусов друг над другом эта технология способна давать больший по сравнению с традиционными аграрными хозяйствами урожай. Большинство растений выращиваются на таких фермах под контролем техники и человека, что позволяет собирать урожаи круглый год и значительно экономить ресурсы — свет, воду и электричество.

О вертикальном озеленении и выращивании растений люди задумывались очень давно: например, знаменитые Висячие сады Семирамиды, построенные вавилонянами примерно в 600-500 годах до нашей эры одно из Семи чудес света. Оно представляло собой многоуровневый каскад деревьев, кустарников, цветов, лоз винограда, весь ансамбль казался огромной зеленой горой.

Идея интенсивного использования ограниченного пространства в сельскохозяйственных целях принадлежит американскому экологу Диксону Диспомье, который первым предложил "массово культивировать растения в небоскребах в коммерческих целях".

Сити-ферма-одна из основных форм ресурсосбережения - необходимость города Стерлитамака

Город Стерлитамак называют городом «большой химии». Около половины всего населения города трудится в данной промышленности. Из-за большого количества промышленных предприятий города, выбросы в сточные воды и атмосферу влияют на природу и экологическую обстановку города, здоровье людей. Вокруг Стерлитамака очень мало лесов, которые очищают воздух. Для решения данной проблемы, предлагаю все заброшенные садовые участки, земельные участки, не подлежащие для посева засадить деревьями, для очищения воздушной среды. В новостройках проектировать зимние сады, которые нужны не просто для красоты, а для того, чтобы он вырабатывал кислород для жителей. В современные зимние сады направлены все вытяжки из квартир. В этом случае человек не «выбрасывает» выдыхаемый воздух, а направляет его к растениям. И они его с благодарностью принимают, потому что питаются углекислым газом. Растение – симбионт человека: мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ, а растение вдыхает углекислый газ и выдыхает – кислород. «Свои» растения нужно держать максимально близко к себе и заботиться о них.

В нашем городе увеличивается застройка земель жилыми домами, увеличивается численность населения, которые хотят употреблять только экологически чистую продукцию. Для решения этой проблемы необходимо найти все нерентабельные помещения в г. Стерлитамак, которые можно использовать для Сити-фермы.

Структура сити - фермы

Стратегия жизнеобеспечения Сити-Фермы некоторым образом похожа на механизм выживания дерева, то, как дерево использует дождевую воду и солнце для того, чтобы выжить.

Энергосбережение сити- фермы.

Крыша здания Сити-фермы оснащена ветровыми турбинами с вертикальной осью, расположенными на его внешних краях, которые производят электричество от энергии ветра.

В направлении строго на юг установлены солнечные панели, угол установки относительно горизонта — ровно 45 градусов. Этот угол даст максимальную среднегодовую выработку электроэнергии. Солнечные батареи в системе энергосберегающих технологий играют одну из важнейших ролей - бесшумные, безотказные, не требующие никакого особого ухода, не имеющие никаких движущихся частей. А это означает, что будут сэкономлены сотни тонн дизельного топлива, не будут выброшены в атмосферу тысячи кубометров отработанных газов.

Использование светодиодных светильников позволяют достичь существенной экономии электроэнергии по сравнению с традиционными источниками света – лампами накаливания (до 80 %) и люминесцентными лампами (свыше 40 %) [3]. Они длительное время не нуждаются в обслуживании (срок гарантийной эксплуатации – 5 лет, срок службы – 10 лет), что экономит эксплуатационные расходы и особенно важно в труднодоступных для замены ламп местах. Эти светильники обладают рядом преимуществ: высокая эффективность, малые габариты источника света, отсутствие опасности возникновения пожара или взрыва, отсутствие вредных веществ, электрическая безопасность, имеют высокую механическую прочность, что является лучшей защитой от механических воздействий. Использование современной электроники позволяет задавать любые алгоритмы работы светильника, включая самодиагностику и передачу информации об аварии на пульт дежурного, при наличии системы управления и контроля. В случае аварийного отключения электроэнергии возможно длительное (до нескольких часов) обеспечение бесперебойного освещения от малогабаритных встроенных аккумуляторных батарей. Возможна также интеграция систем звукового оповещения, управляемых от систем охранной и пожарной безопасности.

Еще один способ экономии энергоресурсов - использование световодов для того, чтобы передавать свет с крыши. Мы привыкли, что помещение освещается из окон. Но есть простые современные технологии, такие как зеркальные световоды, Они позволяют с крыши передавать реальный солнечный свет в подземные помещения. Такой свет почти невозможно сымитировать лампами, а стоит система световодов копейки. Просто вырезают дырку, изолируют ее и вставляют зеркальную трубу, которая передает дневной свет. Дополнительно устанавливают автоматические светодиоды – и темные, мрачные подземные помещения становятся светлыми и яркими.

2 этаж Сити-Фермы

2 этаж Сити-Фермы является пространством для выращивания сельскохозяйственных культур.

Устройство вертикальных ферм больше всего напоминает многоярусные теплицы: несколько уровней посадочной поверхности размещаются друг над другом. Вертикальные фермы позволяют с минимального пространства собрать большой урожай. Кроме того, основные процессы функционирования системы автоматизированы, а значит, не требуют постоянного участия человека: трудовые затраты также минимальны.

Главная задача обеспечить качественным освещением каждый из уровней, а также правильно организовать принцип питания и полива растений. В стеллажах должно быть автоматическое освещение со сдвигом в красный и синий свет. Без этого невозможно, один дает рост, а другой – созревание. И тогда получается, что квадратный метр неиспользуемого пространства превращается в 10 метров производящей площади, поскольку система уровневая. Выращивать растения на сити-ферме можно как в грунте, так и при помощи гидропонной системы (питательный раствор курсирует по трубкам, добираясь до самых корней).

1 этаж Сити-Фермы

1 этаж Сити-Фермы является пространством для выращивания коз, кур, кроликов.

Экономический расчет содержания кур

Приобретать особи кур для дальнейшего разведения следует только на птицефабриках. Такие птицы здоровы и привиты от заболеваний.

Породы кур Стерлитамака

Корм для кур

Посещение домашних птицеферм.

Для закрепления своих теоретических знаний я поехала в гости к родственникам и знакомым, которые содержат кур в домашних условиях.

Деревня Покровка, Стерлитамакский район, частный дом.

В результате беседы с владельцем домашней птицефермы – Мальцевой Татьяны Борисовны, выяснила, что они содержат кур только с весны до зимы. Покупают они 20 кур несушек шестимесячных, 20 бройлерных циплят, 1 петуха. Живут куры в специальном курятнике – старый сарай. Имеется вольер для выгула летом. Используют для корма – комбикорм, пшеницу, летом траву – крапиву, листья капусты, кабачки, ботву свеклы и др.

Г. Стерлитамак, район Сайгановка, частный дом.

В результате опроса владельца домашней птицефермы выяснила, что они содержат кур круглый год. Имеются куры разных пород, петух. Предпочитают покупать цыплят и выращивать их. Куры проживают в утепленном курятнике. Осталось 15 несушек, 1 петух. Для корма используют готовый комбикорм, остатки пищи, пшеницу.

Вывод:

Цыплята стоят дешевле, но требуют дополнительные расходы на их выращивание,

Новый курятник очень дорогой.

Новое оборудование для курятника дорогое.

Зимой требуется дополнительное подогрев и освещение.

Петух необходим только для разведения цыплят.

Корма для кур, витамины увеличиваются в цене.

Оценка затрат на организацию птицефермы

На основе опыта двух владельцев домашних птицеферм я провела следующие математические расчеты.

Вывод:

- Основные разовые затраты приходятся на покупку кур и курятника, если его нет.

- Цыплята требуют больше ухода и затрат.

- Чем больше кур, тем больше затрат.

Оценка дохода и анализ периода окупаемости птицефермы.

Попробуем ответить на вопрос, когда окупятся вложенные деньги?

Вывод:

-при покупке 5 суточных цыплят, окупаемость наступит только через 3 месяца,

- при покупке 5 кур шестимесячного возраста, которые уже несут яйца, окупаемость наблюдается раньше всех.

Чистый доход за период 6 месяцев зависит от числа кур одного возраста.

Стоимость яиц, необходимых для семьи: 30 шт*6 мес*9руб=1620 руб.

Вывод:

- 5 кур не выгодно содержать, есть прибыль, но она незначительная.

- чем больше кур, тем больше дохода можно получить от продажи яиц.

3.3.2. Содержание коз

Козы зааненской породы - 10 голов с плановыми показателями надоев 800 кг./голова/год. Козье молоко является невероятно полезным для человеческого организма, а по своей структуре и составу оно практически аналогично человеческому. Многие мамы готовят детские каши именно с использованием этого продукта. Козье молоко превосходит по качеству коровье. По цене – тоже: оно втрое дороже. Содержание коз дешевле и выгоднее, чем держать на подворье или ферме корову. Заненские козы – лучший выбор среди других молочных пород. Их продуктивность, до 8 литров в сутки.
3.3.3. Содержание кроликов

Кролики калифорнийской породы - 20 голов (2 самца и 18 самок). Калифорнийский пролик имеет белый окрас, а уши, лапы, нос и хвост окрашены в чёрный или коричневый цвет. Весить он должен не более 5 кг, больший вес указывает на ожирение этой особи. Мировую известность эта порода получила благодаря своей скороспелости. Крольчата при рождении весят не более 45 гр, а в возрасте трёх месяцев их вес уже превышает два с половиной килограмма. Крольчихи отличаются заботливостью о потомстве, в помёте у них бывает до 12 крольчат, которых они благополучно выкармливают. Одна самка способна родить и выходить до 40 крольчат за год. Способности к адаптации у Калифорнийских кроликов феноменальные, они стойко переносят жару и любой холод. Уход за ними не представляет больших трудностей, благодаря их спокойному нраву. Густой мех на лапах позволяет содержать их в клетках с сетчатым полом, хватает лишь одной тонкой подстилки, чтобы пережить холодное время.

3.3.4. Содержание червей калифорнийских пород

- Черви калифорнийской породы — 1 ящик. Калифорнийские черви прекрасно адаптируются к российскому климату и отличаются высочайшей производительностью. Их объем в навозной куче за год может увеличиться в 500 раз, по отношению к первоначальному. Участок для разведения червей: разводить червей предполагается в контейнерах емкостью по 1 м3, установленных рядом с хозяйственной зоной, полученный биогумус планируется использовать в качестве натурального удобрения, небольшие количества возможно реализовывать, также как и самих червей (например рыбакам).

Подвальное помещение

Многим пищевым растениям свет вообще не нужен для роста. Поэтому подвальное помещение можно использовать для выращивания грибов. В основном шампиньоны – они непривередливые и могут расти в полной темноте. Вешенки все-таки требуют света для завязывания и развития плодовых тел. Но это тоже не проблема, можно досвечивать. Тут вопрос экономики – надо подсчитать, сколько это будет стоить.

Территория около здания используется для выгула коз и кур – несушек.

На Сити-Ферме происходит круговорот ресурсов - свет, который идет от Солнца, дождевая вода, конденсат от растений, необходимы растениям и животным. Навоз, сгнившие растения, перерабатываются червями и используются в качестве удобрений для растений.

Дождевая вода-экономия водных ресурсов

Для полива используется дождевая вода и конденсат, которые собираются в резервуаре и под действием силы тяжести просачиваются в гидропонные стойки, ведущие к лоткам с растениями. Использование атмосферных осадков обеспечит существенную экономию воды, добываемой из скважины или колодца. К тому же поможет сократить расход электроэнергии, так как позволяет реже включать насосное оборудование. Благодаря применению дождевых вод снижается расход на амортизацию насосного и очистительного оборудования, происходит экономия личного бюджета. Главное назначение водосборной системы – собрать максимальное количество дождевой воды и переместить ее в накопительный бак. Далее жидкость используют для различных хозяйственных нужд: мытья, стирки, уборки, полива

Заключение

В результате проведенных исследований, изучения статей, подтвердилась выдвинутая гипотеза: сити - ферма позволяет экономить энергоресурсы, площади земель, воду. В сите ферме происходит круговорот ресурсов. Математические расчеты на примере содержания кур, доказали, что Сити – ферма экономически выгодна.

Полученные в результате работы преимущества сити-фермы, могут представлять интерес для жителей Стерлитамака.

Больше не нужны огромные земли. Выращивать продукцию можно в самом городе.

На одном квадратном метре можно высадить в десятки раз больше растений, чем в теплицах.

Потребляемость воды в десятки раз меньше, благодаря автоматизации и уникальным гидропонным технологиям.

Свойства почвы и климат местности больше не имеют принципиального значения, поскольку, все это регулируется технологическими методами.

Эргономично и экономично в плане потребляемой электроэнергии.

Нет надобности обрабатывать растения пестицидами.

Автоматизация процесса позволяет сэкономить на рабочей силе.

Сезонность уже не важна. Потребители смогут получать свежую, вкусную и витаминную продукцию круглый год.

Стоит также отметить и логистическое преимущество вертикальных ферм. На прилавки магазинов и в общепиты продукция будет доставляться в течение часа, поскольку высотные фермы можно располагать прямо в городе. Это значит, что продукция всегда будет высочайшего качества, и пойдет на пользу людям, а себестоимость ее будет ниже. И самое главное улучшится экология нашего города, уменьшится загрязнение природы

Литература

https://www.archealth.ru/tekushchee-izdanie/arkhitektura-i-antropogennaya-sreda/105-siti-fermerstvo-odin-iz-osnovnykh-elementov-iz-kotorykh-proiskhodit-sborka-gorodov-dlya-zhizni

https://gidronom.ru/literatura/zametki/940-vertikalnye-fermy.html

https://ifarmproject.ru/verticalfarmingworld

https://incrussia.ru/understand/vertical-farming/

https://www.vzavtra.net/sovremennye-zdaniya/bashnya-ferma-budet-postroena-na-okraine-londona.html

Фото проекта.