از سنگاپور گرفته تا اسکرانتون پنسیلوانیا در آمریکا، کشتزارهای عمودی راهکاری زیست‌محیطی و امیدوارکننده است برای تامین منابع غذایی جمعیت جهان که رشد آن روندی رو به انفجار به خود گرفته‌است. این تکنیک از تاریخچه مشخصی برخوردار نیست،اما گفته می شود اولین برج کشاورزی بدون خاک جهان در سال 1951 در ارمنستان به‌وجود آمده‌است.
بزرگترین کشتزار عمودی جهان در ماه مارچ در اسکرانتون پنسیلوانیا افتتاح خواهد شد. این کشتزار که توسط شرکتی به نام GSF ساخته شده، مجتمعی تک طبقه‌ای است به وسعت 3.25 هکتار که در آن 6 طبقه قفسه روی‌یکدیگر قرار گرفته‌اند تا زمینه رشد 17 میلیون گیاه را فراهم آورند. این کشتزار تنها یکی از نمونه‌هایی است که از گوشه و کنار جهان سر از خاک بیرون می‌آورند.
هدف از راه‌اندازی کشتزارهای عمودی کاهش مشکلاتی است که به واسطه کشت گیاهان در مزارع خاکی در فواصل دور از مراکز شهری که مصرف‌کننده‌های اصلی محصولات این کشتزارها به شمار می‌روند،ایجاد می‌شوند. گروهی از زیست‌شناسان مدرن اکنون معتقدند کشتزارها باید نزدیک به مراکز مصرفی و در ساختمان‌های بلند ایجاد شوند تا به این شکل از میزان آلودگی کربنی ناشی از حمل و نقل محصولات کشاورزی به شهرها کاسته شود.
قفسه‌های کشت در کشتزارهای عمودی محیط‌هایی بدون خاک و کم‌آب را برای رشد گیاهان فراهم می‌آورند و نور مورد نیاز گیاهان نیز با کمک لامپ‌های LED تامین می‌شود. کنترل این قفسه‌ها کار دشواری نخواهد بود، زیرا می‌توان تمامی عملکرد آنها را که شامل چرخش منظم و آرام برای دریافت نور و آب و مواد غذایی کافی هر گیاه است، توسط نرم‌افزار و از طریق یک اسمارت‌فون کنترل کرد.
موافقان ایده کشتزارهای عمودی آن را راه نجاتی برای تامین منابع غذایی جمعیت جهانی می‌دانند که به سرعت درحال شهری شدن است: براساس گزارش سازمان ملل متحد تاسال 2025 بیش از 86 درصد از جمعیت جهان توسعه یافته ساکن شهرها خواهند بود. از سویی دیگر کشتزارهای عمودی می‌توانند امنیت بیشتری برای منابع غذایی ایجاد کنند زیرا در این مراکز کشت محصولات در هر شرایط جوی امکان‌پذیر خواهد بود و نیاز به آفت‌کش‌ها نیز از بین خواهد رفت. همچنین میزان مصرف آب در این کشتزارها بسیار کمتر از کشاورزی سنتی خواهد بود.
شرکت GSF ساخت کشتزارهای عمودی در آمریکا را پس از خشکسالی درازمدتی که بسیاری از نقاط آمریکا را تحت تاثیر خود قرار داد،آغاز کرد. زیرا از دیدگاه این شرکت آب نقشی حیاتی دارد و این تکنیک کشاورزی مصرف آب را نسبت به کشاورزی سنتی 98 درصد کاهش می‌دهد، زیرا این کشتزارها برای آبیاری محصولات خود از رطوبت هوا نیز استفاده می‌کنند تا مصرف آب را به حداقل برسانند.
بسیاری از کشتزارهای عمودی برای نوردهی به محصولات خود از نور طبیعی استفاده می‌کنند،مانند مزرعه عمودی که به‌تازگی در سنگاپور آفتابی راه‌اندازی شده‌است. این مزرعه چهار‌طبقه از دیوارهایی شیشه‌ای برخوردار است و طبقات آن با چرخشی آرام خود را با جهت نور خورشید هم‌راستا می‌کنند.
اما در دیگر نقاط جهان، مانند ژاپن، استفاده از نور طبیعی چندان امکان‌پذیر نیست. مانند کشتزار Nuvege که کاملا سرپوشیده‌است و در آن برای شبیه‌سازی نور خورشید از LEDها استفاده می‌شود. سیستم نوری این کشتزار به‌گونه‌ای طراحی شده که می‌تواند خود را برای رشد دو نوع کلروفیل که رشد یکی از آنها به نور آبی و دیگری به نور قرمز نیاز دارد، تنظیم می‌کند. این مزرعه سالانه 6 میلیون بوته کاهو تولید می‌کند.
در کشتزارهای این‌چنینی که در مناطقی با وفور محصولات کشاورزی ایجاد شده‌اند،مصرف بالای برق توسط سیستم نوری می‌تواند به صرفه اقتصادی کشتزارهای عمودی آسیب وارد کند. اما مهندسان شرکت فیلیپس برای حل این مشکل LEDهایی ساخته‌اند که 68 درصد کمتر از LEDهای معمولی برق مصرف می‌کنند، به این شکل از هزینه‌های ناشی از مصرف برق کاسته خواهد شد. همچنین شبیه‌سازی نور خورشید که در طول روز از شدت‌های مختلفی برخوردار است نیز می‌تواند از میزان مصرف برق بکاهد. برای مثال LEDهای فروسرخ که نور خورشید در زمان غروب را شبیه‌سازی می‌کنند از مصرف بسیار کمی برخورداند اما می‌توانند سرعت گل‌دهی بوته‌های فلفل و گوجه را افزایش دهند.
کشتزارهای عمودی تنها در زمینه تامین مواد غذایی کاربرد ندارند. برای مثال مرکز دارپا در آمریکا برای کشت گیاهان دست‌ورزی شده ژنتیکی که قابلیت تولید پروتئین‌های مورد نیاز ساخت واکسن را دارند، از کشتزاری 18 طبقه در تگزاس استفاده می‌کند. از دیگر عوامل روآوردن به مزارع عمودی بلایای طبیعی هستند: وقوع سونامی سال 2011 در ژاپن باعث شد ژاپنی‌ها به راه‌اندازی این نوع از کشتزارها متمایل شوند زیرا بیشتر زمین‌های زراعی منطقه سونامی‌زده ژاپن دیگر قابل کشت نیستند.
