Open-source manufacturing of polypropylene replacements for peat cups in vertical farming: improvements in life cycle embodied energy, greenhouse gas emissions, labor and operational costs
Notice bibliographique
Résumé
Peat-based planting cups, widely used in horticulture, contribute to significant environmental degradation due to peatland destruction. This study introduces an open-source, low-cost method for converting polypropylene (PP) cups into planting containers using a modified 3D printer equipped with a hot knife for automated hole punching. The system enables precise, repeatable modifications that support plant growth through improved drainage and aeration. Experimental validation showed that modified PP cups support comparable crop yields to peat cups, with only a slight reduction offset by substantial economic and environmental benefits. Peat cups, which must be replaced after every growing cycle, impose higher long-term economic costs. For relatively low-value kale, despite higher experimental yields the net profit advantage of peat cups was only 2.2 % over the agrivoltaic agrotunnel system lifetime. In contrast, relatively high-value spring mix experimentally cultivated in PP cups generated higher profit from the first year onward for a total of $5.3 million in the same system. Life cycle assessment revealed that, per use, peat cups have approximately 4.5 times higher carbon footprint and 35 % greater energy consumption than single-use PP cups. When reused over their lifetime of 250 cycles, PP cups reduce total material demand by ∼98 % and lower lifetime energy and carbon impacts by up to 59 % and 77 %, respectively. Even under unfavorable dishwashing scenarios, environmental impacts of reusable PP cups remain 44–53 % lower than peat. This approach offers a scalable, sustainable alternative for peat cups in vertical farming of controlled environment agriculture.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».