By the year 2050, nearly 80% of the Earth’s population will live in urban centres. Applying the most conservative estimates to current demographic trends, the human population will increase by about three billion people by then. An estimated 109 hectares of new land (about 20% larger than Brazil) will be needed to grow enough food to feed them, if traditional farming methods continue as they are practised today. 

At present, throughout the world, over 80% of the land that is suitable for raising crops is in use. Historically, some 15% of that has been laid waste by poor management practices. The concept of indoor farming is not new, since hothouse production of tomatoes and other produce has been in vogue for some time. What is new is the urgent need to scale up this technology to accommodate another three billion people. Many believe an entirely new approach to indoor farming is required, employing cutting-edge technologies. One such proposal is for the ‘Vertical Farm’. The concept is of multi-storey buildings in which food crops are grown in environmentally controlled conditions. Situated in the heart of urban centres, they would drastically reduce the amount of transportation required to bring food to consumers. Vertical farms would need to be efficient, cheap to construct and safe to operate. If successfully implemented, proponents claim, vertical farms offer the promise of urban renewal, sustainable production of a safe and varied food supply (through year round production of all crops), and the eventual repair of ecosystems that have been sacrificed for horizontal farming. 

It took humans 10,000 years to learn how to grow most of the crops we now take for granted. Along the way, we despoiled most of the land we worked, often turning verdant, natural ecozones into semi-arid deserts. Within that same time frame, we evolved into an urban species, in which 60% of the human population now lives vertically in cities. This means that, for the majority, we humans have shelter from the elements, yet we subject our food-bearing plants to the rigours of the great outdoors and can do no more than hope for a good weather year. However, more often than not now, due to a rapidly changing climate, that is not what happens. Massive floods, long droughts, hurricanes and severe monsoons take their toll each year, destroying millions of tons of valuable crops. 

A major drawback of vertical farming, however, is that the plants would require artificial light. Without it, those plants nearest the windows would be exposed to more sunlight and grow more quickly, reducing the efficiency of the system. 

Vào năm 2050, gần 80% dân số trên Trái đất sẽ sống trong các trung tâm đô thị. Áp dụng các ước tính cẩn thận nhất cho các xu hướng dân số hiện tại, dân số con người sẽ tăng thêm khoảng ba tỷ người vào thời điểm đó. Để trồng đủ thực phẩm để nuôi sống họ, dự kiến sẽ cần 109 hecta đất mới (khoảng 20% lớn hơn Brazil), để trồng đủ thực phẩm để nuôi số người đó.

nếu các phương pháp trồng trọt truyền thống tiếp tục như hiện nay.

Hiện nay, trên toàn thế giới, hơn 80% diện tích đất phù hợp để trồng cây đã được sử dụng. Lịch sử cho thấy, khoảng 15% diện tích đó đã bị lãng phí do các phương pháp quản lý kém. Ý tưởng trồng trọt trong nhà không mới, vì việc sản xuất trong nhà kính của cà chua và các sản phẩm khác đã được ưa chuộng trong một thời gian dài. Điều mới là nhu cầu cấp bách để mở rộng công nghệ này để đáp ứng thêm ba tỷ người nữa. Nhiều người tin rằng cần một phương pháp trồng trọt trong nhà hoàn toàn mới, sử dụng công nghệ tiên tiến. Một trong những đề xuất đó là “Trang trại tầng dọc”. Khái niệm này liên quan đến việc trồng cây trồng trong các tòa nhà đa tầng với điều kiện môi trường được kiểm soát. Đặt tại trung tâm các đô thị, chúng sẽ giảm đáng kể lượng vận chuyển cần thiết để đưa thực phẩm đến người tiêu dùng. Trang trại tầng dọc cần phải hiệu quả, giá rẻ trong việc xây dựng và an toàn trong vận hành. Nếu triển khai thành công, những người ủng hộ cho rằng trang trại tầng dọc mang lại hứa hẹn về đổi mới đô thị, sản xuất bền vững của nguồn cung thực phẩm đa dạng và an toàn (qua việc sản xuất quanh năm của tất cả cây trồng) và cuối cùng là sửa chữa các hệ sinh thái đã bị hy sinh để trồng trọt theo phương pháp ngang hàng.

Con người đã mất 10.000 năm để học cách trồng nhiều loại cây mà chúng ta hiện đã coi là điều hiển nhiên. Trên quá trình đó, chúng ta đã làm hủy hoại hầu hết các đất mà chúng ta làm việc, thường biến các vùng sinh thái xanh tươi và tự nhiên thành sa mạc bán khô. Trong cùng khoảng thời gian đó, chúng ta tiến hóa thành một loài sinh sống trong các thành phố, trong đó 60% dân số hiện nay sống theo chiều dọc. Điều này có nghĩa là, đối với phần lớn, chúng ta con người có nơi trú ẩn trước yếu tố thời tiết, nhưng chúng ta đối xử với các cây trồng mang thực phẩm của chúng ta theo những khó khăn của môi trường tự nhiên và không thể làm gì hơn ngoài việc hy vọng vào một năm thời tiết tốt. Tuy nhiên, ngày càng nhiều, do biến đổi khí hậu thay đổi nhanh chóng, điều đó không phải là điều xảy ra. Lũ lụt lớn, hạn hán kéo dài, siêu bão và mùa mưa dữ dội gây thiệt hại hàng triệu tấn cây trồng có giá trị.

Một hạn chế lớn của trồng trọt đứng là cây trồng sẽ cần ánh sáng nhân tạo. Nếu thiếu ánh sáng, các cây gần cửa sổ sẽ tiếp xúc với ánh sáng mặt trời nhiều hơn và phát triển nhanh hơn, làm giảm hiệu suất của hệ thống.