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Vertical farm. New architectures and cities from the forms of agriculture

June 2023

DOI:10.19229/2464-9309/13122023

Authors:

Thomas Bisiani

University of Trieste

Adriano Venudo

University of Trieste

L'articolo indaga la convergenza tra natura e architettura, analizzando il fenomeno delle vertical farm, quale manifestazione architettonica di alcune tendenze contemporanee. Que-sti edifici alti, funzionali all'agricoltura, presentano anche caratteristiche di sostenibilità, come la riduzione delle catene di approvvigionamento e del consumo di suolo. Il tema viene sviluppato attraverso quattro ambiti: l'origine dell'edificio alto come espressione sim-bolica e la sua evoluzione contemporanea; l'agricoltura fuori suolo in relazione alle categorie macroeconomiche classiche a partire dal '700; tre casi di studio di vertical farm sperimentali (Skyfarm, Farmscraper e Farmhouse), lette quali possibili origini di nuovi tipi architettonici. In conclusione viene svolta un'analisi critica delle possibili ricadute urbane delle vertical farm a partire dal concetto di diritto al cibo. The paper investigates the convergence between nature and architecture, analysing the phenomenon of vertical farms as an architectural manifestation of specific contemporary trends. These high-rise buildings are functional for agriculture while also exhibiting sustainability features , such as the reduction of supply chains and land consumption. The issue is articulated through four areas: the origin of the tall building as a symbolic expression and its contemporary evolution; above-ground agriculture in relation to classical macroeconomic categories since the 1700s; and three case studies of experimental vertical farms (Skyfarm, Farmscraper and Farmhouse), interpreted as possible origins of new architectural types. In conclusion, a critical analysis of the potential urban impacts of vertical farms is conducted, based on the concept of the right to food.

| High-rise of Homes (1982), designed by SITE (source: sitenewyork.com 2023).

…

| ACROS Fukuoka (1995), designed by Emilio Ambasz (source: floornature.it, 2023).

…

| PigCity, vertical farm prototype in Holland (2001-2022), designed by MVRDV (source: mvrdv.nl, 2023).

…

| The Plant, Closed Loop diagram (credit: M. Bergstrom, 2016; the Authors, 2023).

…

Figg. 5, 6 | Skyfarm, vertical farm prototype (2015), designed by RSHP (source: dezeen.com, 2023; rshp.com, 2023).

…

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ABSTRACT

L’articolo indaga la convergenza tra natura e architettura, analizzando il fenomeno delle

vertical farm, quale manifestazione architettonica di alcune tendenze contemporanee. Que-

sti ediﬁci alti, funzionali all’agricoltura, presentano anche caratteristiche di sostenibilità,

come la riduzione delle catene di approvvigionamento e del consumo di suolo. Il tema

viene sviluppato attraverso quattro ambiti: l’origine dell’ediﬁcio alto come espressione sim-

bolica e la sua evoluzione contemporanea; l’agricoltura fuori suolo in relazione alle categorie

macroeconomiche classiche a partire dal ’700; tre casi di studio di vertical farm sperimentali

(Skyfarm, Farmscraper e Farmhouse), lette quali possibili origini di nuovi tipi architettonici.

In conclusione viene svolta un’analisi critica delle possibili ricadute urbane delle vertical

farm a partire dal concetto di diritto al cibo.

The paper investigates the convergence between nature and architecture, analysing the phe-

nomenon of vertical farms as an architectural manifestation of speciﬁc contemporary trends.

These high-rise buildings are functional for agriculture while also exhibiting sustainability fea-

tures, such as the reduction of supply chains and land consumption. The issue is articulated

through four areas: the origin of the tall building as a symbolic expression and its contempo-

rary evolution; above-ground agriculture in relation to classical macroeconomic categories

since the 1700s; and three case studies of experimental vertical farms (Skyfarm, Farmscraper

and Farmhouse), interpreted as possible origins of new architectural types. In conclusion, a

critical analysis of the potential urban impacts of vertical farms is conducted, based on the

concept of the right to food.

KEYWORDS

fattorie verticali, Skyfarm, Farmscraper, Farmhouse, diritto al cibo

vertical farms, Skyfarm, Farmscraper, Farmhouse, right to food

Sara Basso, Thomas Bisiani, Pierluigi Martorana, Adriano Venudo

VERTICAL FARM

Dalle forme dell’agricoltura nuove

architetture e città

VERTICAL FARM

New architectures and cities from

the forms of agriculture

AGATHÓN – International Journal of Architecture, Art and Design | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

ISSN print: 2464-9309 – ISSN online: 2532-683X | doi.org/10.19229/2464-9309/13122023

Sara Basso, Architect and PhD, is an Associate Professor at the Department of Engineer-

ing and Architecture of the University of Trieste (Italy). She carries out research mainly in the

ﬁeld of urban planning, and is currently coordinating research to develop the central spaces

of the Municipality of Staranzano (GO). E-mail: sara.basso@dia.units.it

Adriano Venudo, Architect and PhD, is a Researcher at the Department of Engineering

and Architecture of the University of Trieste (Italy). He carries out research mainly in the ﬁeld

of composition and architectural design, and is currently the Scientiﬁc Director of the re-

search project for the architectural and landscape rehabilitation of the former powder keg

in Romans D’Isonzo (GO). E-mail: avenudo@units.it

Thomas Bisiani, Architect and PhD, is a Researcher at the Department of Engineering and

Architecture of the University of Trieste (Italy). He carries out research mainly in the field

of composition and architectural design, and is part of the Research Group for the re-

development of the former Caserma Francescatto in Cividale del Friuli (UD). E-mail:

tbisiani@units.it

Pierluigi Martorana is an Agronomist and partner of Studio Benincà (Verona, Italy). His

work as a professional is mainly focused in the agronomic and environmental ﬁelds, both

for agricultural entrepreneurs and Public Administrations, particularly as a specialised ﬁgure

in preparing and evaluating urban planning tools. E-mail: pierluigimartorana@gmail.com

ARCHITECTURE

141

Received

Revised

Accepted

Published

20 March 2023

02 May 2023

09 May 2023

30 June 2023

ARTICLE INFO

ESSAYS & VIEWPOINT

142

Possiamo deﬁnire la globalizzazione come

l’estensione senza precedenti degli spazi di cir-

colazione, di consumo e di comunicazione (Fari-

nelli, 2019). In sostituzione dei conﬁni è possibile

immaginare delle frontiere, cioè uno spazio inter-

medio, meno deﬁnito, dove le differenze entrano

in contatto e possono mescolarsi promuovendo

fenomeni evolutivi (Zanini, 1997). Tra questi feno-

meni di ibridazione il presente contributo indaga

quello tra natura e architettura attraverso il tipo

delle ‘vertical farm’, in quanto sembra essere una

forma di convergenza di diverse tendenze dell’ar-

chitettura contemporanea: da una parte la ten-

denza alla crescita, di cui l’ediﬁcio alto è una tipica

fenomenologia, dall’altra una tendenza più recen-

te, legata a nuovi grandi habitat, funzionali non tan-

to a ospitare l’essere umano, ma piuttosto agenti

o forme di vita ‘altre’. Non mancano gli aspetti di

sostenibilità legati a fattori di densità ecologica, ri-

duzione delle catene di approvvigionamento, riu-

so di edifici obsoleti, riduzione del consumo di

suolo e degli impatti paesaggistici. Tutti questi fat-

tori concorrono a tratteggiare un nuovo proﬁlo del

rapporto tra natura e costruzione che caratterizza

l’architettura come sapere. Una natura ‘para-ar-

tiﬁciale’, contaminata nel suo svilupparsi in con-

testi ‘duri’; una condizione ambigua, intermedia,

ibrida tra oggetto e ambiente; sta proprio in que-

sta condizione conﬂittuale, di incrocio, l’interesse

del tema perché esplora quegli ambiti ‘di contatto’

dove la biodiversità architettonica è maggiore.

Dal punto di vista metodologico il tema viene

sviluppato attraverso un approfondimento in quat-

tro ambiti: una prima parte esplora i presupposti

architettonico-disciplinari dell’ediﬁcio alto; un in-

quadramento dal punto di vista agronomico trac-

cia il perimetro tecnico dell’agricoltura ‘fuori suo-

lo’; successivamente vengono analizzati dal pun-

to di vista architettonico tre casi di studio signiﬁ-

cativi con l’obiettivo di individuare approcci, logi-

che e famiglie; inﬁne vengono analizzate critica-

mente le ricadute urbane. In questa lettura multi-

disciplinare del tema è da leggersi l’originalità dei

contenuti proposti. La componente relativa all’a-

gricoltura urbana è uno spartiacque disciplinare

che consente di riconoscere nelle vertical farm un

ambito di indagine autonomo rispetto al tema af-

ﬁne, ampiamente dibattuto, del rapporto tra ediﬁci

alti e vegetazione con ﬁnalità estetico-ornamen-

tali. Il presente studio è quindi molto speciﬁco per-

ché indaga una tipologia particolare, la fattoria

verticale, che assume la forma del grattacielo; a

tale scopo vengono selezionati casi studio e pre-

sentate teorie che circoscrivono la ricerca ad am-

biti esclusivamente urbani e densamente abitati

come ad esempio le metropoli asiatiche o ameri-

cane, perché l’entità e l’impatto di un tale organi-

smo architettonico e tecnologico e le relative ri-

sorse da mettere in atto per la realizzazione pos-

sono reggere al momento soltanto la dimensione

e la scala di casi grandi ed estremi. Si tratta di

quei contesti in cui l’uso del suolo si traduce nel

‘metro quadrato come un bene primario’ e le sue

strategie di occupazione e organizzazione produ-

cono risvolti diretti sulla forma della città, sulla so-

cietà e sull’economia, indirizzando non da ultimo

a specifiche e proprie soluzioni architettoniche

(Giedion, 1941).

Le vertical farm rappresentano ‘soluzioni tipo-

logiche’ molto giovani, i cui primi studi teorici ri-

salgono all’inizio di questo millennio (Despommier,

2010), mentre la ricerca progettuale e le applica-

zioni tecnologiche e commerciali non hanno più

di quindici anni: manca quindi ancora una vera

prospettiva sullo sviluppo, sull’applicabilità e sugli

effetti di queste tipologie architettoniche verticali.

Va anche aggiunto che se è possibile collezionare

casi studio, prime realizzazioni ed esperimenti, ad

oggi manca ‘una distanza storica dall’argomento’

e quindi anche una elaborazione della critica ar-

chitettonica e urbana. Tuttavia si ritiene che quello

delle vertical farm sia un modello che, in futuro,

se debitamente scalato e riformulato rispetto alle

speciﬁcità e alle istanze contestuali, potrà trovare

applicazione e sviluppo in ambiti extraurbani o co-

munque non soltanto per le grandi città poiché

porta con sé un naturale principio di ‘risparmio di

suolo’ e di ottimizzazione funzionale che nascono

proprio dall’integrazione tra le forme dell’abitare

e quelle del coltivare.

Big, una storia verticale tra tipi e caratteri della

globalizzazione | La costruzione in altezza ha un

carattere ‘primario’ e l’innalzamento dei menhir è

la prima azione che deﬁnisce un ‘oggetto situato’

(Careri, 2006), un cambio di posizione intenzio-

nale che conferisce signiﬁcati simbolici, religiosi,

geometrici e geograﬁci a un elemento che passa

da uno stato naturale a una condizione artiﬁciale.

La verticalità rappresenta crescita e fertilità, l’ere-

zione dei totem in molte culture esprime la fede

nella capacità dell’essere umano di vivere in ar-

monia con la natura (Rykwert, 1988). La costru-

zione in altezza è quindi una figura consolidata

che è sempre stata presente nella cultura archi-

tettonica e ha un valore fortemente simbolico. Nel

1896 Henry Sullivan pubblica il celebre articolo

The Tall Ofﬁce Building Artistically Considered (Sul-

livan, 1896) stabilendo una nuova origine della co-

struzione in altezza. Il grattacielo viene riconosciu-

to come un innovativo tipo architettonico, espres-

sione ottimistica del futuro in chiave tecnica e il

suo sviluppo diviene inarrestabile ﬁno agli anni ’70

quando la crisi energetica evidenzia i punti di de-

bolezza impliciti negli ediﬁci con sviluppo verticale:

è necessaria molta energia sia per costruire in al-

tezza che per garantire il comfort e l’efﬁcienza del-

l’ediﬁcio nel tempo, ma si pongono anche questioni

legate alla salubrità degli ambienti (ad esempio

per la limitata aerazione naturale). Su tali questioni

secondo James Wines (2002) non si è stato avviato

un adeguato dibattito costruttivo, soprattutto per

la contrapposizione tra gli interessi speculativi le-

gati allo sfruttamento in altezza e posizioni culturali

più radicali che ha prodotto una sorta di lungo

‘stallo critico’. Sempre James Wines, a partire da

questi presupposti, ha riconosciuto una tendenza

che ha chiamato Vertiscapes, una prima forma di

design ecologico di cui fanno parte una genera-

zione di ediﬁci alti e ‘verdi’ disegnati da Roger Ferri

(Fig. 1), SITE (Fig. 2) e Emilio Ambasz (Fig. 3).

Successivamente gli attentati alle Twin Towers

del 2001 hanno evidenziato la fragilità del tipo più

rappresentativo del XX secolo, mettendo in di-

scussione la tipologia per questioni di sicurezza.

Tuttavia la torre, quale ‘ediﬁcio simbolo’, continua

a essere la tipologia che meglio rappresenta le

realtà urbane più ricche e moderne, soprattutto

negli Stati Uniti e in Asia; tutto ciò nonostante la

recente pandemia da Covid-19 che, diffusa pro-

prio a partire dalle popolose città cinesi, ha messo

in discussione uno dei principi che deﬁnisce na-

tura e ragione dell’ediﬁcio alto: la densità. Da sim-

bolo ottimistico della tecnica il grattacielo si è tra-

sformato progressivamente in manifestazione di

forza ﬁnanziaria: la globalizzazione ha fatto leva

sulle sue dimensioni stimolando negli anni ’90

Mario Gandelsonas (1990) nella scrittura del sag-

gio Conditions for a Colossal Architecture e Rem

Koolhaas (1995) nella pubblicazione del suo ce-

lebre testo sulla Bigness. L’architettura ‘grande’

assume un carattere indifferente rispetto alle spe-

ciﬁcità dei luoghi e il suo valore consiste nelle di-

mensioni misurabili, che superano questioni qua-

litative e di merito. Un altro carattere tipico della

globalizzazione è l’inversione dei rapporti tra città,

architettura e infrastruttura: la qualità delle grandi

città si misura in dotazioni infrastrutturali, connes-

sioni e collegamenti con altre città, altrettanto

grandi. La logistica e le interfacce tra infrastrut-

ture deﬁniscono nuovi spazi ﬁsici a supporto dei

ﬂussi materiali e immateriali; gli ediﬁci che ne de-

rivano sono una forma di architettura senza l’uo-

mo (Koolhaas, 2020).

Tra i numerosi esempi si segnalano gli Ama-

zon’s Robotics Fulﬁllment Centers, centri logistici

in cui lo spazio è interdetto agli umani e in cui i

data centers, ‘le case di internet’, si sviluppano

per migliaia di metri quadri ospitando solo pochi

tecnici; siamo in presenza di nuovi tipi, apparen-

temente senza qualità architettoniche, dove par-

cheggi e superfici vetrate scompaiono perché

non servono alle entità che li abitano. A questa

nuova categoria appartiene il progetto Pig City di

MVRDV del 2001 (Fig. 4), un allevamento biologi-

co di maiali ospitato in ediﬁci alti per limitare il con-

sumo di suolo in Olanda, un Paese in cui questa

risorsa è particolarmente limitata. Meno nobile ap-

pare invece il recente Pig Palace, costituito da due

corpi di fabbrica di 26 piani ciascuno realizzati a

Ezhou, che con i suoi 390.000 metri quadri di su-

perﬁcie è il più grande e il più ‘alto’ allevamento

intensivo della Cina e del mondo.

Dark ecologies e verticalismo | Prende corpo

così un nuovo rapporto tra uomo e natura e Ti-

moty Morton (2007) conia il termine ‘dark eco-

logy’, un modello ecologico che presuppone si-

stemi aperti in cui la vita, prospera in questi spazi

intermedi tra categorie tutt’altro che rigide. L’e-

splorazione di una nuova natura, in relazione con

l’abitare umano e meno aderente a una ortodos-

sia ecologista, produce, per Manuel Gausa (2022),

architetture sempre più sperimentali, ibride, mu-

tanti e mutabili in cui naturale e artiﬁciale, verde

vegetale e grigio minerale si mescolano in un nuo-

vo cromatismo, la ‘dark ecology’. Questa tenden-

za si sposa con il carattere ibrido dei grandi ediﬁci

contemporanei la cui dimensione consente di ac-

cogliere una varietà di funzioni, conferendo una

nuova qualità che mette in discussione il carattere

monofunzionale dell’ediﬁcio alto nei termini teo-

rizzati da Sullivan.

I programmi complessi delle città, di solito af-

frontati bidimensionalmente, oggi possono trova-

re applicazione sfruttando il ‘verticalismo’ (Ábalos

and Grau, 2011) e combinazioni multifunzionali in

altezza che costituiscono parti urbane compiute

dove l’articolazione della sezione in verticale di-

venta l’equivalente del tradizionale progetto di

suolo. Il grattacielo continua a essere quindi una

tipologia attuale, efﬁcace e rappresentativa nono-

stante le criticità legate alla sostenibilità e alla si-

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

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curezza, aspetti per i quali studi e ricerche con-

temporanee indagano soluzioni e modelli sempre

più efﬁcienti, orientati a ridurre l’impronta ecolo-

gica e il consumo energetico dei nuovi ediﬁci pri-

vilegiando forme naturali di controllo del microcli-

ma interno. La tendenza prevalente mira a svilup-

pare una dimensione in cui il verde integrato ha

un carattere urbano ed estetico, una valenza or-

namentale come nella Torre di Giunigi a Lucca

che fa da contraltare al verde agricolo produttivo

dei Giardini di Babilonia. In quest’ottica la relazio-

ne tra architettura verticale e agricoltura, che de-

termina forme contemporanee particolari, ha un

carattere di speciﬁcità che giustiﬁca l’individua-

zione di una nuova area di studio da indagare

compiutamente; il concetto di fattoria verticale in-

fatti è stato coniato solo recentemente da Dick-

son Despommier (2010), mentre la prima opera

divulgativa in Italia risale a pochi anni fa (Cigliano

and Bellavista, 2019).

Agricoltura: dal maggese alla vertical farm |

L’ediﬁcio alto, così come descritto, appare come

una soluzione architettonica ideale per integrare

non solo forme di vegetazione (Talenti and Teodo-

sio, 2022) ma anche di agricoltura avanzata, de-

finita ‘fuori suolo’. Nasce così una convergenza

transcalare e transdisciplinare (Tesoriere, 2020)

tra una forma architettonica tipicamente urbana

e l’agricoltura, che è il principale agente delle tra-

sformazioni territoriali dei paesaggi in funzione del-

le esigenze produttive.

L’attuale condizione è l’esito di almeno due

‘salti evolutivi’ tecnici e agronomici; la prima gran-

de rivoluzione agricola risale alla ﬁne del ’700 con

un’evoluzione tecnologica che introduce macchi-

nari e rotazione agraria per aumentare la produt-

tività dei terreni. Oltre al maggese viene meno la

proprietà collettiva e si assiste alla riduzione della

maglia poderale e a una maggiore variabilità col-

turale. La manodopera, l’unica risorsa abbondan-

te, surroga i fattori produttivi terra e capitale ﬁno

alla metà del ’900; in questa seconda fase, l’agri-

coltura si ritrova priva di risorse. In molti Paesi il

numero degli addetti si riduce sensibilmente: in

Italia, ad esempio, dal 1951 al 1971 si passa da

8,2 milioni a 3,2 milioni di addetti, e data la scar-

sità della manodopera vengono applicati i principi

della sempliﬁcazione colturale e della meccaniz-

zazione. Conseguentemente il territorio si trasfor-

ma in funzione delle macchine: aumentano le di-

mensioni e la regolarità dei campi; scompaiono

siepi e filari; aumentano la specializzazione e la

desertiﬁcazione delle aree rurali, si riduce la bio-

diversità. Il fattore produttivo lavoro viene sostitui-

to dalla meccanizzazione, mentre il fattore terra

gioca un ruolo ambiguo: la disponibilità delle aree

non aumenta, anzi viene ridotta dall’urbanizzazio-

ne e dall’abbandono delle aree marginali.

In questo scenario si colloca la tecnica di pro-

duzione deﬁnita come coltivazione fuori suolo, o

vertical farm nel caso i processi di produzione e

trasformazione siano condotti in ambienti costrui-

ti, con impianti che utilizzano sistemi di coltivazio-

ne senza substrato, cioè che non prevedono l’an-

coraggio delle radici delle piante. Si tratta in ogni

caso di coltivazioni con crescita limitata, quali lat-

tughe, fragole e alcune ﬂoricole prodotte preva-

lentemente con la tecnica idroponica NFT (Nu-

trient Film Technique): uno strato di soluzione nu-

tritiva all’interno di canalette alimenta l’apparato

radicale delle piante parzialmente immerso nel li-

quido. Una seconda tipologia idroponica è il Floa-

ting System, nel quale le piante, sostenute da

pannelli di polistirolo ad alta densità, galleggiano

in vasche di soluzione nutritiva. A queste tecniche

si afﬁanca la coltivazione aeroponica, nella quale

le piante vengono sostenute da pannelli in mate-

riale plastico ancorati a una struttura di supporto.

In tutti e tre i casi il terreno, quale fonte di soste-

gno e nutrimento, diventa un elemento superﬂuo.

Vantaggi e svantaggi delle vertical farm per il

futuro dell’agricoltura urbana | L’utilizzo di serre

o tunnel non consente vantaggi signiﬁcativi in ter-

mini di consumo suolo, mentre garantisce una ri-

duzione del 90-95% delle risorse idriche e un pro-

dotto più sano poiché un ambiente protetto limita

i patogeni e riduce l’uso di fitofarmaci. Vantaggi

consistenti, in termini di consumo di suolo, sono

legati a un processo più soﬁsticato, attraverso il

controllo del microclima e dei parametri ambien-

tali. La luce naturale viene sostituita da un’illumi-

nazione a LED che riproduce la radiazione solare;

l’aria viene trattata con sistemi di ﬁltraggio che im-

pediscono la diffusione di microrganismi e spore

fungine; la temperatura viene controllata con si-

stemi di condizionamento. Questo ambiente, crea-

to all’interno di strutture dedicate, consente di or-

ganizzare la coltivazione su piani sovrapposti o

verticali e si presta a una robotizzazione del ciclo

produttivo che riduce la manodopera.

Svincolando la produzione agricola dal terre-

no, la superficie produttiva si riduce al sedime

dell’ediﬁcio che ospita il processo; si apre quindi

uno scenario nuovo in termini di pianificazione:

possono essere ediﬁcate nuove strutture in am-

bito urbano o possono essere recuperati fabbri-

cati dismessi. Si minimizza di conseguenza la di-

stanza tra produzione e consumo, con evidenti

beneﬁci in termini di ﬁliera di approvvigionamento

e con consistenti risparmi per la collettività.

Non possono però essere trascurate alcune

criticità: sono necessari significativi volumi di in-

vestimento, proporzionali al livello di automazione

che riguardano tutte le fasi, dalla realizzazione del-

le strutture fino ai sistemi di controllo hardware

e di gestione software. Sono necessari impianti

avanzati di controllo del microclima e deve essere

impiegato personale specializzato, in termini stret-

tamente agronomici, ma anche capace di gestire

i sistemi che governano l’impianto; inoltre ediﬁci

di questo tipo, risultano fortemente energivori.

La vertical farm è spesso considerata l’espres-

sione di una nuova rivoluzione agricola, ma que-

sta valutazione deve essere ridimensionata poi-

ché il modello è limitato a comparti produttivi spe-

ciﬁci, quali l’orticoltura e il ﬂorovivaismo e il suolo

‘risparmiato’ tendenzialmente viene occupato da

altre produzioni agricole tradizionali, quali semi-

nativi e specie arboree di altri comparti produttivi.

Forse la vera rivoluzione in atto è rappresentata

dall’adozione di soﬁsticati sistemi di automazione

(i cosiddetti ‘farm bots’) che tendono a sostituire

sempre più la manodopera.

Evoluzione e rivoluzione introdotte dalle ver-

tical farm: casi studio e ‘salti di specie’ | A par-

tire da queste considerazioni sulla natura dell’e-

diﬁcio alto e sull’agricoltura fuori suolo sono stati

individuati tre esempi di vertical farm. Si tratta di

casi paradigmatici perché nelle loro declinazioni

preludono a un possibile salto di specie tipologi-

co, come fu per i primi grattacieli di Sullivan o per

le sperimentazioni metaboliste degli anni ’60. Tre

casi esempliﬁcativi di combinazione della vertical

farm con il grattacielo tradizionale: da un lato l’a-

Fig. 1 | New York Skyscraper (1976), designed by Roger

Ferri (source: archiveofaffinities.tumblr.com, 2023).

Fig. 2 | High-rise of Homes (1982), designed by SITE

(source: sitenewyork.com 2023).

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

zienda agricola centralizzata, pura (Skyfarm) op-

pure che dialoga con altre attività (Farmscraper),

e dall’altro la fattoria intesa come aggregazione

di piccoli centri produttivi corrispondenti a singole

unità residenziali (Farmhouse), una tipologia nuo-

va da indagare.

Il primo concept di vertical farm compare nel

2007-2008 alla Columbia University grazie agli

studi di Despommier1 a cui segue una prima pro-

lifica serie di prototipi e metaprogetti intorno al

2009-2010 tra la Silicon Valley e la Harvard Uni-

versity2. Dal 2012 ad oggi si registrano molte spe-

rimentazioni tra Stati Uniti e Paesi asiatici3, ma po-

chi sono i progetti che hanno raggiunto livelli ese-

cutivi e ancora meno quelli che sono stati realiz-

zati4, cosa tutt’altro che anomala se consideriamo

che la vertical farm è ‘una tipologia giovanissima’

e quella che si sviluppa con altezze da grattacielo

è neonata.

I tre casi studio selezionati si ritengono em-

blematici per varie ragioni: in primo luogo perché

sono fra i pochi ad aver superato l’entusiasmo del-

la fase iniziale di concept per arrivare a deﬁnizioni

più esecutive di forma e funzione e di costi-bene-

ﬁci; poi perché sono fra i pochissimi sul panorama

mondiale che integrano efﬁcacemente la ‘fattoria

verticale’ con la tipologia, ben più consolidata, del

grattacielo e quindi propongono possibili alterna-

tive di ricerca progettuale in termini abitativi spa-

ziali, urbani, strutturali, distribuitivi, tipologici e ur-

bani (di relazione con il contesto) innovativi; per-

ché l’articolazione del programma e il mix funzio-

nale interno e interno-esterno mostrano tre pos-

sibili alternative in grado di generare sistemi com-

plessi, nuovi modi di vivere e quindi anche nuove

forme di società; il quarto motivo riguarda le tre

possibili declinazioni del modello produttivo agri-

colo, centralizzato, policentrico e misto; il quinto

riguarda, per tutti e tre, l’importante risvolto urba-

no (sociale ed economico) di un’agricoltura senza

suolo e della relativa produzione e distribuzione

alimentare (a chilometro zero) in contesti metro-

politani densi e fortemente antropizzati.

I casi studio esempliﬁcano tre ecologie: se nel

medio periodo risultassero funzionali e funzionan-

ti, questi tre ‘modelli insediativi’ potrebbero essere

esportati (e magari anche combinati tra loro come

gli habitat nelle ecologie) in tutte le megalopoli,

garantendo potenzialmente produzione alimen-

tare e cibo a prescindere dalle condizioni climati-

che, geograﬁche, di rendita e soprattutto logisti-

che (la distanza logistica e il livello di servizio in-

frastrutturale sono sempre stati dei fattori di ‘dif-

ferenza’ o di uguaglianza sociale). A questi modelli

agricoli verticali corrispondono conformazioni ar-

chitettoniche che reinterpretano la ‘forma gratta-

cielo’ a livello compositivo e di linguaggio, ma an-

che su un piano di nuove relazioni funzionali, so-

ciali, economiche e di significato. I tre casi sele-

zionati sono metamorfosi: la tipologia del gratta-

cielo veicola nuove forme urbane, un elemento

‘geneticamente modificato’ che, come il gratta-

cielo a ﬁne Ottocento, può introdurre nuovi para-

digmi perché la costruzione in altezza è anche e

soprattutto un fatto antropologico e culturale.

Skyfarm (Figg. 5, 6) è un modello elaborato da

Richard Rogers (RSHP) in occasione dell’Expo

2015 di Milano – Nutrire il Pianeta. Si tratta di una

vertical farm ‘pura’, una macchina architettonica

pensata come soluzione agricola per garantire

autosufﬁcienza energetica e alimentare entro il

2050 quando l’80% della popolazione mondiale

vivrà nelle città. La struttura a ‘tensegrity’, costi-

tuita da componenti discreti compressi ed ele-

menti continui in tensione, è pensata in bambù

per costituire un iperboloide rigido e leggero che

massimizza l’esposizione solare. La geometria

consente una facile scalabilità consentendo va-

rianti sia per città medio-piccole che per aree ur-

bane più dense, ulteriormente modulabili in fun-

zione di latitudine e irraggiamento solare.

Skyfarm ospita un sistema acquaponico ‘cir-

colare’ per colture vegetali e ittiche: gli scarti dei

pesci nutrono le piante, le quali fungono da ﬁltro

per l’habitat dei pesci. La grande vasca, posta so-

pra l’ingresso, offre stabilità alla struttura ed è con-

trobilanciata da una vasca superiore per l’itticol-

tura in acqua dolce, che ﬁltra la luce e raccoglie

l’acqua piovana. Gli altri piani ospitano coltivazioni

fuori suolo mentre sulla sommità sono installate

turbine eoliche e pannelli solari mobili. Al piano

terra sono presenti spazi pubblici, comuni, di ven-

dita per i prodotti e una piazza coperta a tutt’al-

tezza che rende visibile la struttura, le varie attività

e i macchinari di produzione.

La Jian Mu Tower (Figg. 7, 8), progettata da

Carlo Ratti con Italo Rota nel 2021, è localizzata

a Shenzhen, una delle aree più dense del pianeta.

Il Farmscraper di 51 piani prevede coltivazioni in-

door, residenze, ufﬁci, attività commerciali e spazi

pubblici. L’ediﬁcio, che è posto nell’ultimo isolato

libero nel quartiere degli affari della città cinese,

riveste un valore strategico in termini di servizi, vita

sociale e per lo skyline urbano. La principale tec-

nica agraria prevista è quella idroponica, alla quale

viene dedicato 1/8 della superﬁcie dell’ediﬁcio; ul-

teriori 10.000 metri quadri, distribuiti su vari livelli,

sono dedicati a microcolture con tecniche diver-

siﬁcate, a cui si aggiungono serre verticali, agrumeti

e food court che nell’insieme introducono così un

innovativo modello di ‘orto diffuso’ integrato.

La produzione alimentare stimata è di 270

tonnellate all’anno capace di soddisfare il fabbi-

sogno di circa 40.000 persone: una ﬁliera alimen-

tare autosufﬁciente gestirà la coltivazione, il rac-

colto, la vendita e il consumo all’interno dell’ediﬁ-

cio stesso attraverso un ‘agronomo virtuale’ sup-

portato dall’intelligenza artiﬁciale. Le facciate sono

intese come diaframmi abitati, serre con funzione

di autoregolazione climatica mentre lo sviluppo

verticale è scandito da 5 ‘piani-loggia’ con giardi-

ni, orti e spazi comuni che si aprono su hall interne

a più altezze, su cui si affacciano le altre attività;

in deﬁnitiva sono dispositivi architettonici che ga-

rantiscono la superﬁcie coltivabile e deﬁniscono

lo sviluppo compositivo del grattacielo.

Affascinato dagli Immeubles-villas di Le Cor-

busier per l’articolazione distributiva delle unità

residenziali duplex, lo studio di Chris Precht ha

144

Fig. 3 | ACROS Fukuoka (1995), designed by Emilio Am-

basz (source: floornature.it, 2023).

Fig. 4 | PigCity, vertical farm prototype in Holland (2001-

2022), designed by MVRDV (source: mvrdv.nl, 2023).

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

145

progettato nel 2019 un complesso sistema di ag-

gregazione a torre di abitazioni dotate di ‘orti ver-

ticali’, dimensionati per soddisfare il micro-fab-

bisogno degli abitanti di ogni cellula; l’ecceden-

za viene commercializzata in un mercato al piano

terra che funge anche da spazio pubblico, insom-

ma un sistema autosufﬁciente di appartamenti-

fattoria abitati da inquilini-agricoltori che costitui-

scono una comunità agricola urbana verticale, la

Farmhouse (Figg. 9, 10).

La struttura è un sistema modulare triangolare

prefabbricato in legno lamellare che consente di

articolare i duplex collocando la distribuzione ogni

due livelli; i moduli strutturali lasciati vuoti conﬁgu-

rano le terrazze per la coltivazione, ‘balconi agri-

coli’ attrezzati per la produzione in vaso o con tec-

niche idroponiche; le unità immobiliari riutilizzano

l’acqua piovana e soddisfano il fabbisogno ener-

getico grazie a pannelli solari e microturbine eoli-

che. L’articolazione morfologica della torre, ba-

sata sul principio strutturale delle ‘diagrid’ e sul

principio compositivo del ‘traliccio riempito’, risul-

ta geometricamente complessa e ricca, con rife-

rimenti all’architettura capsulare degli anni ’60; ad

ogni piano sono presenti ulteriori moduli aperti de-

stinati a giardini comuni che attraversano l’ediﬁcio

e consentono il passaggio di luce e aria. Il sistema

risulta ﬂessibile anche in altezza, potendo svilup-

parsi dai 18 ai 30 piani in modo da adattarsi sia alle

grandi metropoli cinesi sia alle città europee.

I tre casi studio rappresentano la china di una

complessa sperimentazione di dimensioni plane-

tarie che, seppur molto recente (non ha più di 15-

20 anni), preannuncia una nuova forma di archi-

tettura, ma anche di città e conseguentemente di

società perché propone contemporaneamente

nuovi modelli integrati di produzione (indoor far-

ming), di distribuzione agroalimentare e di approv-

vigionamento del cibo ‘più facile’ in tutte quelle

aree densamente urbane dove invece questo

aspetto si presenta sempre più problematico e

spesso contradittorio, come denunciato dalla FAO

nel Global Food Losses and Food Waste Report

del 2018 (cit. in Cigliano and Bellavista, 2019). I

tre casi ci mostrano in modo diversiﬁcato le pos-

sibili combinazioni e ibridazioni tra il grattacielo e

l’indoor farming e rappresentano una risposta

concreta allo scenario agroalimentare urbano.

La comparazione di questi tre modelli di Vertical

Farm (Tab. 1) consente di tracciare un percorso pro-

gettuale importante che va oltre lo sviluppo del

modello tecnologico agroalimentare, di per sé già

considerevole perché la coltivazione su piani ver-

ticali sovrapposti permette di moltiplicare non solo

i cicli di produzione, e quindi la marginalità e red-

dittività per unità di superficie, ma anche l’incre-

mento proporzionale per unità di superﬁcie. A que-

sto va aggiunto che l’indoor farming ‘porta il cibo

vicino alle persone’, abbattendo i costi di logistica

e di trasporto, riducendo il deperimento nutrizio-

nale del prodotto. Questo principio assume mag-

gior significato proprio se applicato nelle metro-

poli, in quelle aree urbane che entro il 2030 ac-

coglieranno il 70% della popolazione mondiale

(Demographia, 2022), dove il valore del metro qua-

drato e dell’unità di superﬁcie, che è un bene pri-

mario, è elevatissimo.

Le vertical farm oggetto dello studio sono sta-

te selezionate rispetto alla tipologia di coltivazione,

l’orticoltura, ad eccezione della Skyfarm che con-

templa anche una quota parte di itticoltura, in ra-

gione della fattibilità e sostenibilità dell’investi-

mento complessivo, della redditività e del rappor-

to costi-benefici, dell’impatto ambientale e della

possibilità di integrare forme di abitabilità. Sono

state escluse le sperimentazioni zootecniche per-

ché ancora a uno stadio embrionale di sviluppo e

ingegnerizzazione e caratterizzate da notevoli cri-

ticità rispetto alle emissioni e al trattamento dei

reﬂui da deiezioni5, ma soprattutto difﬁcilmente in-

tegrabili in ambito urbano.

I tre casi presentati sono molto evoluti sia ri-

spetto al modello tecnologico agroalimentare che

all’integrazione e articolazione architettonica6; rap-

presentano tre possibili e alternativi modi di inte-

grare l’indoor farming con la tipologia del gratta-

cielo e tutti e tre portano con sé forme, seppur di-

verse, di abitabilità e di coltivazione su piani so-

vrapposti. Tutti e tre prevedono un impianto radi-

cato ‘socialmente’ ed economicamente al suolo

urbano attraverso un piano terra aperto e acces-

sibile che integra spazi pubblici (piazze, percorsi,

giardini e aree per la socialità) con la funzione pri-

maria della vertical farm, mercati e spazi di vendita

(Skyscraper e Farmscraper) o di scambio (Farm-

house) di ciò che viene prodotto all’interno, un ve-

ro e proprio mercato a chilometro zero.

Lo Skyfarm propone tecniche di coltivazione

molto diversiﬁcate fornendo così un ventaglio pro-

duttivo agroalimentare molto ampio e all’azienda

agricola verticale unisce didattica e cultura (di-

versi piani sono visitabili come una sorta di mu-

seo), mentre Farmscraper e Farmhouse alternano

funzioni differenti. Se Farmscraper sviluppa il pro-

gramma funzionale e l’assetto morfologico del

grattacielo secondo un ‘principio classico’, a bloc-

chi funzionali organizzati come un’azienda agrico-

la con comunità di ‘contadini urbani’, Farmhouse

organizza l’insieme a partire dalla combinazione

pulviscolare in verticale di cellule residenziali, pic-

coli orti e spazi produttivi, replicando una sorta di

comunità orticola verticale. In tutti e tre i casi la

vertical farm oltre che fattoria urbana si fa gratta-

cielo e poi città, generando nuovi morfemi spaziali,

forse anche nuove tipologie (Figg. 11, 12).

Food: riscrivere il rapporto tra città e campa-

gna | Potenzialità e criticità dell’agricoltura fuori

suolo sono chiare, così come appaiono stimo-

lanti gli ottimistici scenari progettuali che invi-

tano a nuove esplorazioni architettoniche sia ti-

pologiche che morfologiche. La disciplina urba-

nistica riconosce nelle vertical farm una possibile

risposta al problema della sicurezza alimentare

(Al-Kodmany, 2018; Despommier, 2010), in quan-

to ad oggi il raggiungimento dell’Obiettivo 2 – Ze-

ro Hunger dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite

(UN, 2015) appare ancora difﬁcile da raggiungere.

In quest’ottica la città continua a rimanere un cam-

po di sperimentazione privilegiato per sviluppare

politiche e progetti ﬁnalizzati agli obiettivi di soste-

nibilità indicati dagli SDG (Sonnino, Tegoni and De

Cunto, 2019). Le ragioni sono chiare: ad oggi, il

55% della popolazione vive in aree urbane e si pre-

vede che nel 2050 questa percentuale aumenterà

fino al 70% (FAO, 2019). Se ‘nutrire la città’ è un

imperativo, altrettanto importanti sono la garanzia

di sostenibilità dei sistemi alimentari e un più ge-

nerale e diffuso diritto al cibo (Rodotà, 2014).

Dall’inizio del nuovo millennio considerare il ci-

bo un tema di Urban Planning e Urban Design è

riconosciuto come una necessità (Viljoen and Wi-

skerke, 2012; Viljoen et alii, 2015; Lohrberg et alii,

2016). Da una prospettiva progettuale il ricono-

scimento ha comportato sforzi per riconﬁgurare il

limite tra urbano e rurale come luogo generativo

di attività e pratiche orientate a riapprossimare

città e campagna (Donadieu, 1998; Mininni, 2013).

Ampiamente dibattuto è il ruolo che l’agricoltura

può avere per ridisegnare i bordi urbani, recupe-

rare spazi ed ediﬁci abbandonati, rigenerare e va-

lorizzare forme di naturalità in città: è, in partico-

lare, nelle molteplici forme di agricoltura urbana e

periurbana che si riconosce il potenziale per ren-

dere più sostenibili i sistemi di produzione agricola

e più resilienti le città (de Zeeuw and Drechsel,

2015; Mougeot 2005).

Guardando al contesto europeo, tuttavia, il di-

battito su forme di agricoltura urbana intensiva che,

svincolandosi dal fattore suolo, sfruttino la densità

in altezza come leva della produttività appare me-

no evoluto. Ancora limitata è la ricerca sulle verti-

cal farm come occasione di riﬂessione sulla forma

urbana, forse smorzata anche dagli esiti contrad-

dittori delle esperienze nei più maturi contesti ame-

ricano e asiatico (Butturini and Marcelis, 2020). Si

può osservare, soprattutto nelle più note speri-

mentazioni di fattorie verticali, come l’edificio ri-

manga isolato o, comunque, non sia in grado di por-

si in forte relazione con il tessuto urbano, quanto-

meno per generare un principio insediativo in gra-

do di riscrivere la forma della città. In quest’ottica

è da chiedersi se le vertical farm possano davvero

integrarsi nei tessuti urbani generando nuovi spazi

abitabili e al contempo rispondere ai bisogni ali-

mentari della città.

Figg. 5, 6 | Skyfarm, vertical farm prototype (2015), de-

signed by RSHP (source: dezeen.com, 2023; rshp.com,

2023).

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

146

Vertical farm come occasione di rigenerazione

urbana, tra recupero, riciclo e giustizia socio-

spaziale | I termini ‘food security’ e ‘foodability’

rimandano a un concetto di accesso al cibo che

comprende, oltre alla distanza ﬁsica dai luoghi di

produzione e distribuzione alimentare, le condi-

zioni economiche degli utenti e la loro capacità di

riconoscere e procurarsi alimenti salutari e appro-

priati (Rodotà, 2014), ma anche l’idea che l’am-

biente in cui gli utenti abitano consenta uno stile

di vita sano. Questa ‘apertura’ concettuale è si-

gniﬁcativa perché sposta l’attenzione dal cibo al

contesto in cui viene prodotto, distribuito, consu-

mato, riciclato; lette attraverso le questioni di si-

curezza alimentare, diritto al cibo e salute pubbli-

ca, le vertical farm mostrano alcuni limiti.

In linea di massima esse sembrano risponde-

re, almeno parzialmente, ai temi posti dall’acces-

sibilità al cibo, portando la produzione alimentare

intensiva in città, indipendentemente dalla dispo-

nibilità del fattore suolo. Se le vertical farm rien-

trano, a tutti gli effetti, tra le forme di agricoltura

urbana, la natura speciﬁcatamente imprenditoriale

degli investimenti alla base di questa attività, ren-

de difﬁcile riconoscerne, almeno al momento, con-

crete potenzialità sociali. Un tema, quello del rap-

porto con il contesto, che potrebbe aprire a riﬂes-

sioni e sperimentazioni utili a ripensare la tipologia

della vertical farm in forme nuove dove, come evi-

denziato nei casi di studio illustrati, l’attacco a ter-

ra possa riconﬁgurarsi come uno spazio di me-

diazione l’intorno urbano.

Piuttosto che liquidare le vertical farm come

una soluzione troppo ardita, o controversa, per

affrontare il tema della produzione alimentare in

città e, più in generale, quello della sicurezza ali-

mentare, possiamo provare a capire quali possa-

no essere le strade da percorrere per rendere

questa una soluzione praticabile per ‘nutrire la

città’, oltre che un campo innovativo di progetto

per nuovi grattacieli. La distanza tra visioni e rea-

lizzazioni offre l’opportunità di ragionare sull’idea

della vertical farm come una complessa ‘food in-

frastructure’, spostando l’attenzione dalla ‘mac-

china grattacielo’ alla sua capacità di innescare

relazioni virtuose con il contesto urbano in una

prospettiva di rigenerazione e metabolismo urba-

no (Gasparrini and Terracciano, 2016; Grulois,

Tosi and Crosas, 2018; Dal Ri, Farvagiotti and Al-

batici, 2020). A tal ﬁne appaiono oggetto di pos-

sibili ulteriori approfondimenti quegli esempi nei

quali le forme di agricoltura indoor si accompa-

gnano al recupero di edifici abbandonati e a più

complessi processi di rigenerazione urbana (Ci-

gliano and Bellavista, 2019).

The Plant, ad esempio, è una vertical farm che

si insedia in un ediﬁcio un tempo dedicato alla sta-

gionatura della carne nel distretto del meatpack-

ing di Chicago (Despommier, 2020): oltre a una

diversiﬁcazione produttiva (si alleva pesce, si fer-

menta birra, si produce kombucha e si coltivano

funghi), ciò che appare interessante è il tentativo

di rendere il tutto sostenibile, attraverso il riciclo

dei riﬁuti anche delle aziende vicine tramite un di-

gestore anaerobico biogas. Ugualmente impor-

tante appare il coinvolgimento di piccoli produttori

locali in un mercato aperto tutto l’anno, come pu-

re le attività commerciali legate alla ristorazione e

allo svago (ristoranti, birrerie, ecc.). Insomma a

rendere ‘sostenibile’ l’intervento è l’idea che la

vertical farm sia un elemento di un più complesso

‘condensatore sociale’ basato su forme di agri-

coltura ‘sostenibile’ (Figg. 13, 14): ne deriva un

possibile ulteriore ﬁlone tipologico e di ricerca dal

quale ricavare almeno tre elementi di riflessione

per il progetto di fattorie verticali che orientino il

progetto della città.

La prima considerazione va fatta riconoscen-

do che, in contesti come quello europeo, la strada

più plausibile per includere le vertical farm all’in-

terno delle città sia quella volta al recupero di con-

tenitori in disuso e/o aree abbandonate; le vertical

farm possono fungere da driver per operazioni di

rigenerazione di aree dismesse più complesse.

Una seconda considerazione riguarda la possibi-

lità che le vertical farm entrino in sinergia, piuttosto

che in competizione, con forme di agricoltura tra-

dizionale. Per costruire tali sinergie appare utile

caratterizzare l’ediﬁcio con una mixité di funzioni,

che apre a importanti margini di sperimentazione

tipologica, ma anche valorizzare le potenzialità

delle vertical farm nel favorire forme di relazioni più

strutturate con il contesto urbano attraverso la

produzione agricoltura e il suo indotto (vendita e

consumo di cibo, istruzione, ricerca e sperimen-

tazione) che trovano nel ‘livello zero’ delle vertical

farm lo ‘spazio di connessione’ tra gli ediﬁci e il

contesto (Dal Ri, Farvagiotti and Albatici, 2020).

La sﬁda per il progetto delle vertical farm è aperta

e si pone quindi come occasione per reinventare

il rapporto tra l’ediﬁcio multifunzionale, i nuovi mo-

di di abitare e il progetto della città.

Globalisation can be deﬁned as the unprecedent-

ed extension of the spaces of circulation, con-

sumption, and communication (Farinelli, 2019). In

place of borders, it is possible to imagine frontiers,

namely an intermediate, less deﬁned space where

differences come into contact and can mingle,

promoting evolutionary phenomena (Zanini, 1997).

Among these hybridisation phenomena, this study

explores the one between nature and architecture

through the type of ‘vertical farms’, an apparent

form of convergence of different trends in con-

temporary architecture. On the one hand, the ten-

dency toward growth, of which the tall building is

the typical phenomenology, and on the other

hand, a more recent trend related to signiﬁcant

new habitats, which are functional to accommo-

date, rather than humans, agents or ‘other’ life

forms. There is no shortage of sustainability as-

pects related to ecological density factors, reduc-

tion of supply chains, reuse of obsolete buildings,

reduction of land consumption and landscape im-

pacts. All these factors combine to outline a new

profile of the relationship between nature and

construction that characterises architecture as

knowledge. A ‘para-artiﬁcial’ nature, contaminat-

ed by its development in ‘harsh’ contexts; an am-

biguous, intermediate, hybrid condition between

object and environment. In this conﬂicting, inter-

secting condition, the issue’s interest lies in ex-

ploring those ‘contact’ areas where architectural

biodiversity is greatest.

Methodologically, the topic is developed by

in-depth study in four areas: the ﬁrst part explores

the architectural-disciplinary assumptions of the

tall building, then a framing from an agronomic

point of view traces the technical perimeter of

‘above-ground’ agriculture, and subsequently,

three signiﬁcant case studies are analysed archi-

tecturally with the aim of identifying approaches,

logics, and families, and, ﬁnally, urban impacts are

critically analysed. The originality of the proposed

contribution can also be found in this structure,

which approaches the topic in multidisciplinary

terms. The urban agriculture component, in par-

ticular, is a disciplinary divide that allows vertical

farms to be recognised as an autonomous ﬁeld of

inquiry with respect to the related and widely de-

bated topic of the relationship between tall build-

ings and vegetation for aesthetic-ornamental pur-

poses. The present study is, therefore, very spe-

ciﬁc because it investigates a particular typology,

the vertical farm, which takes the form of a high-

rise building. For this purpose, the selected case

studies and theories circumscribe the research

solely to urban settings, within densely populated

contexts such as Asian or American metropolis-

es, as the scale and impact of such an architec-

tural and technological organism and the associ-

ated resources to be put in place for implementa-

tion can only currently accommodate the size and

Figg. 7, 8 | Farming System and Zero srl, Farmscraper, ver-

tical farm project in Shenzhen (2016), designed by Carlo

Ratti with Italo Rota and Arup (source: carloratti.com, 2023).

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

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that the vertical farm model, if duly scaled and re-

formulated with respect to contextual speciﬁcs

and instances, may ﬁnd application and develop-

ment in suburban areas in the future, or at any

rate, not only in large cities, since it naturally en-

tails a principle of ‘land saving’ and functional op-

timisation arising precisely from the integration of

forms of living and forms of cultivation.

Big, a vertical narrative between types and

characters of globalisation | Construction in

height has a ‘primary’ character. The raising of

menhirs is the ﬁrst action that deﬁnes a ‘situated

object’ (Careri, 2006), an intentional change of po-

sition conferring symbolic, religious, geometric,

and geographic meanings on an element that

moves from a natural state to an artiﬁcial condi-

tion. The verticality represents growth and fertility;

the erection of totems in many cultures expresses

faith in the ability of human beings to live in har-

mony with nature (Rykwert, 1988). The tall struc-

ture is thus an established ﬁgure that has always

been present in architectural culture and has a

strong symbolic value. In 1896 Henry Sullivan pub-

lished his famous article The Tall Ofﬁce Building

Artistically Considered (Sullivan, 1896), establish-

ing a new origin of height building. The skyscraper

was recognised as an innovative architectural type,

an optimistic expression of the future in a techni-

cal key, and its development became unstop-

pable until the 1970s when the energy crisis high-

lighted the weaknesses implicit in vertically devel-

oped buildings: a great deal of energy is needed

both to build high and to ensure the building’s

comfort and efﬁciency over time, but there are al-

so issues related to the healthiness of the rooms

(e.g. limited natural ventilation. According to James

Wines (2002), a constructive debate has yet to

ensue on these issues, mainly due to the clash

between speculative development interests at

height and more radical cultural positions that

have produced a long ‘critical stalemate’. From

these assumptions, James Wines recognised a

trend he named Vertiscapes, an early form of eco-

logical design, which includes a generation of tall

‘green’ buildings designed by Roger Ferri (Fig. 1),

from SITE (Fig. 2) and by Emilio Ambasz (Fig. 3).

Subsequently, the attacks on the Twin Tow-

ers in 2001 highlighted the fragility of the most

20th century’s most iconic architectural typolo-

gy of the 20th century, questioning it for security

reasons. Nevertheless, the tower, as a ‘symbolic

building’, continues to be the typology that most

represents the richest and most modern urban

realities, especially in the United States and Asia;

all this in spite of the recent Covid-19 pandemic,

which spread precisely from the populous Chi-

nese cities and called into question one of the

principles that deﬁne the nature and reason for tall

buildings: density. From an optimistic symbol of

technology, the skyscraper has gradually mani-

fested ﬁnancial strength. Globalisation has lever-

aged its size. In the 90s, Mario Gandelsonas (1990)

wrote the essay Conditions for a Colossal Archi-

tecture, and later Rem Koolhaas (1995) published

his famous text on Bigness. The tall building takes

on an indifferent character with respect to the

speciﬁcities of places, and its value is deposited

in measurable dimensions, which outweigh ques-

tions of quality and merit. Another typical charac-

teristic of globalisation is the inversion of the rela-

tionships between cities, architecture, and infras-

tructure. The quality of large cities is measured in

infrastructure facilities, connections and links with

other, equally large cities. Logistics and infrastruc-

ture interfaces deﬁne new physical spaces to sup-

port material and immaterial ﬂows; the resulting

buildings are a form of architecture devoid of hu-

mans (Koolhaas, 2020).

The references are numerous. Amazon’s

Robotics Fulfillment Centers are logistics cen-

tres where space is precluded to humans, data

centres, ‘the homes of the internet’, spread over

thousands of square meters, housing only a few

technicians, new types, seemingly without archi-

tectural qualities, where parking lots and glass

surfaces disappear, because they do not serve

the entities that inhabit them. MVRDV’s 2001 Pig

City project belongs to this new category (Fig. 4),

an organic pig farm housed in tall buildings to limit

land consumption in a country such as Holland,

where this resource is minimal. Less noble, how-

ever, is the recent Pig Palace, two 26-story build-

ings built in Ezhou that, at 390,000 square me-

ters, is China’s largest intensive livestock farm and

the tallest in the world.

Dark ecology and verticalism | As a new rela-

tionship between humans and nature emerges,

and Timoty Morton (2007) coins the term ‘dark

ecology’, an ecological model that implies open

systems where life thrives in these intermediate

spaces between far-form rigid categories. Ac-

cording to Manuel Gausa (2022), the exploration

of a new nature, in relation to human habitation

and less adherence to an ecological orthodoxy,

produces increasingly experimental, hybrid, ‘mu-

tant and mutable’ architectures in which natural

and artiﬁcial, the green of plant and the grey of the

mineral mix into a new chromatism, the ‘dark ecol-

ogy’. Their breadth makes it possible to accom-

modate a variety of functions, a quality that chal-

lenges the monofunctional character of the tall

building in the terms theorised by Sullivan.

Usually approached two-dimensionally, com-

plex city programmes can now be realised by ex-

ploiting ‘verticalism’ (Ábalos and Grau, 2011) and

multifunctional height combinations that consti-

tute completed urban parts where the articulation

of the vertical section becomes the equivalent of

the traditional ground plan. The skyscraper, there-

fore, continues to be a current, adequate and rep-

resentative type, despite the weaknesses related

to sustainability and safety. Contemporary studies

and research explore increasingly efﬁcient solu-

tions and models aimed at reducing the ecologi-

cal footprint of new buildings, reducing energy

consumption, and favouring natural forms of con-

trol of the internal microclimate. The prevailing

trend is to develop a dimension in which integrat-

ed greenery has an urban and aesthetic charac-

ter, an ornamental value, as in the Torre di Giunigi

in Lucca, as opposed to the productive agricul-

tural greenery of the Gardens of Babylon. From

scale of signiﬁcant and extreme cases. This con-

cerns those contexts in which land use trans-

lates into the ‘square meter as a primary com-

modity’ and its strategies of occupation and or-

ganisation produce direct implications for the

form of the city, society, and economy, ultimately

leading to speciﬁc and distinctive architectural so-

lutions (Giedion, 1941).

Vertical farms represent very young ‘typolog-

ical solutions’, with the first theoretical studies

dating back to the beginning of this millennium

(Despommier, 2010), while design research and

technological and commercial applications are no

more than ﬁfteen years old. Thus, there is still no

real perspective on the development, applicability

and effects of these vertical architectural typolo-

gies. Moreover, it is worth adding that, while it is

possible to collect case studies, early realisations,

and experiments, as of today the ‘historical dis-

tance from the topic’ is not sufﬁcient, and there-

fore an elaboration of architectural and urban crit-

icism does not yet exist. However, it is believed

Figg. 9, 10 | Farmhouse, vertical farm prototype (2019),

Tab. 1 | Skyfarm, Farmscraper and Farmhouse: scheme

of comparison, common futures and markers (credit: the

Authors, 2023).

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

148

N° Common features

and markers

Skyfarm

Richard Rogers – RSHP

Farmscraper

Carlo Ratti – CRA

Farmhouse

Chris Precht

1 Context Metropolitan (urban density)

2Intervention typology Ex novo

3Prevalent typological development Tower

4Use of decorative greenery

In facade No

5Year 2015-17 2020-21 2019-21

6Design level Advanced prototype,

3 – 5 projects under development Final design in development Advanced prototype,

one project under development

7Height 15 – 150 m 218 m 218 m

8Floor number 3 – 30 51 15 – 30

9Scaling •

10 Modularity •

11 Non-agricultural residential use •

12 Production and retail

(km zero market) •••

13 Functional mix

(excluding ground floor) • •

14 Ground floor open to public •••

15 Ground floor integrated

to the urban context • • •

16 Indoor public spaces

(excluding the ground floor) •Semi-public, only for inhabitants

17 Centralized and organized production

on a single farm • •

18 Production autonomy

or free microproductions •

19 Horticulture • • •

20 Cultivation mix •••

21 Hydroponic crops • • •

22 Aeroponic crops • •

23 Land-based crops • •

24 Self-production energy •••

25 Overall satisfaction of

energy needs •Partial

26 Climate self-regulation • •

27 Use of sustainable materials for

structures Wood Wood

28 Figurative research and

formal experimentation Hyperboloid Excavated block Modular assembly

and three-dimensional pattern

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

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this perspective, the relationship between vertical

architecture and agriculture, which determines

particular contemporary forms, has a character of

speciﬁcity that justiﬁes the identiﬁcation of a new

area of study to be fully investigated; in fact, the

concept of the vertical farm was coined only re-

cently by Dickson Despommier (2010), while the

first popularised work in Italy dates back a few

years ago (Cigliano and Bellavista, 2019).

Agriculture: from fallow to vertical farm | The

tall building, as described, appears as an ideal ar-

chitectural solution to integrate not only forms of

vegetation (Talenti and Teodosio, 2022) but also

advanced agriculture, deﬁned as ‘soilless’. This

results in a transcalar and transdisciplinary con-

vergence (Tesoriere, 2020) between a typically ur-

ban architectural form and agriculture, which is

the main agent of spatial landscape transforma-

tions based on production needs.

The current condition results from at least two

technical and agronomic ‘evolutionary leaps’. The

ﬁrst major agricultural revolution was in the late

1700s. A technological evolution that introduces

operating machines and crop rotation, increasing

land productivity. In addition to the abandonment

of fallow land, collective properties disappear, ac-

companied by a reduction in the farm grid and

more signiﬁcant crop variability. Manpower, the

only abundant resource, supersedes the produc-

tive factors of land and capital until the mid-

1900s. In this second phase, agriculture ﬁnds it-

self devoid of resources. In many countries, the

number of employees declined significantly: in

Italy, for example, from 1951 to 1971, the number

of employees fell from 8.2 million to 3.2 million.

Given the scarcity of manpower, crop simpliﬁca-

tion and mechanisation principles are applied.

Consequently, the territory is transformed accord-

ing to the machines: the size and regularity of

ﬁelds increase; hedges and rows disappear; spe-

cialisation and desertiﬁcation of rural areas in-

crease; and biodiversity is reduced. The labour

production factor is replaced by mechanisation,

while the land factor plays an ambiguous role: the

availability of land does not increase; instead, it

is reduced by urbanisation and the abandonment

of marginal areas.

The production technique deﬁned as above-

ground cultivation, or vertical farms in the case of

production and processing processes being con-

ducted in built environments, is part of this sce-

nario, with plants using cultivation systems with-

out substrate, i.e. without the anchoring of plant

roots. These are, in any case, crops with limited

growth, such as lettuces, strawberries and some

ﬂoricultural crops produced mainly with the hydro-

ponic technique NFT (Nutrient Film Technique),

which involves a layer of nutrient solution inside

gutters feeding the plants’ root system partially

immersed in the liquid. A second hydroponic type

is the Floating System, in which plants, supported

by high-density polystyrene panels, ﬂoat in nutri-

ent solution tanks. Alongside these techniques is

aeroponic cultivation, in which plants are support-

ed by plastic panels anchored to a support struc-

ture. Regardless of the method used, the soil be-

comes superﬂuous as a source of support and

nutrition.

Advantages and disadvantages of vertical

farms for the future of urban agriculture | Using

greenhouses or tunnels does not provide any sig-

niﬁcant beneﬁts in terms of soil consumption, while

it guarantees a 90-95% reduction in water re-

sources and a healthier product since a protected

environment limits pathogens and reduces the

use of pesticides. Substantial advantages in land

consumption are linked to a more sophisticated

process through controlling the microclimate and

environmental parameters. Natural light is replaced

by LED lighting that reproduces solar radiation;

the air is treated with ﬁltering systems that prevent

the spread of microorganisms and fungal spores;

the temperature is controlled with air conditioning

systems. This environment, created within dedi-

cated facilities, allows cultivation to be organised

on overlapping or vertical planes and lends itself

to the robotisation of the production cycle, reduc-

ing labour.

By decoupling agricultural production from

the land, the productive area is reduced to the

building site that houses the process, thus creat-

ing a new scenario in terms of planning: new struc-

tures can be built in urban areas, or abandoned

buildings can be reclaimed. Consequently, the

distance between production and consumption

is minimised, with obvious benefits in terms of

supply chain and substantial savings for the com-

munity. However, it is not possible to overlook

speciﬁc critical issues. Signiﬁcant investment vol-

umes are required, proportional to the level of au-

tomation. Investments cover all phases, from the

construction of facilities to hardware control and

software management systems. Advanced mi-

croclimate control facilities are needed, and spe-

cialised personnel must be employed, in strictly

agronomic terms, but also capable of managing

the systems that regulate the facility. In addition,

buildings of this type are highly energy intensive.

The vertical farm is often seen as the expres-

sion of a new agricultural revolution, but this as-

sessment must be scaled back since the model

is limited to speciﬁc production sectors, such as

horticulture and ﬂoriculture, and the ‘saved’ land

tends to be occupied by other traditional agricul-

tural production, such as arable crops and tree

species from other production sectors. Perhaps

the real revolution taking place is the adoption

of sophisticated automation systems (so-called

‘farm bots’) that increasingly replace labour.

Evolution and revolution introduced by verti-

cal farms: case studies and ‘leaps of species’

| Three cases of vertical farms were identified

Based on these considerations on the nature of

tall buildings and above-ground farming. These

are paradigmatic examples because they fore-

shadow a possible typological species leap, as

with Sullivan’s early skyscrapers or the metabolist

experiments of the 1960s. Three sample cases of

the combination of the vertical farm with the tra-

ditional skyscraper: on the one hand, the cen-

tralised, pure farm (Skyfarm) or one that dialogues

with other activities (Farmscraper), and on the oth-

er hand, the farm understood as an aggregation

of small production centres corresponding to in-

dividual residential units (Farmhouse), a new ty-

pology to be investigated.

According to this view, the ﬁrst vertical farm

concept appeared in 2007-2008 at Columbia

University thanks to Despommier’s studies1, fol-

lowed by a ﬁrst proliﬁc series of prototypes and

meta-projects around 2009-2010 between Sili-

con Valley and Harvard University2. As of 2012 to

date, many experiments have taken place in the

United States and Asian countries3, but few pro-

jects have reached executive levels, and even

fewer have been implemented4. This is not un-

usual if we consider that we are talking about ‘a

very young typology’, and the one that takes on

the true vertical form of the skyscraper, the vertical

farm, is in its infancy.

The three selected case studies are consid-

ered emblematic for several reasons: ﬁrstly be-

cause these projects are among the few that have

overcome the enthusiasm of the initial concept

phase to achieve more executive definitions of

form and function and cost-beneﬁt; second, be-

cause they are among the very few on the world

scene that effectively integrate the ‘vertical farm’

with the far more established typology of the

skyscraper, thus proposing possible alternatives

for design research in innovative spatial, urban,

structural, distributional, typological and urban

(context-relationship) terms; the third reason con-

cerns the articulation of the program and the in-

door and indoor-outdoor functional mix (showing

three possible alternatives) capable of generating

Figg. 11, 12 | Skyfarm, Farmscraper and Farmhouse: com-

parative diagrams, indoor farming and residential and public

space (credits: the Authors, 2023).

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

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ﬁsh waste feeds the plants, which act as a ﬁlter for

the ﬁsh habitat. The large tank, located above the

entrance, provides stability and is counterbalanced

by an upper freshwater ﬁsh tank, which ﬁlters light

and collects rainwater. The other floors house

soilless crops, while wind turbines and mobile so-

lar panels are installed on the top. Public spaces

are located on the ground floor: common and

sales areas for products and a full-height covered

plaza that makes the facility, various activities, and

operating machines visible.

The Jian Mu Tower (Figg. 7, 8), designed by

Carlo Ratti with Italo Rota in 2021, is located in

Shenzhen, one of the densest areas on the plan-

et. The 51-storey Farmscraper includes indoor

crops, residences, ofﬁces, businesses and public

spaces. The building, located on the last vacant

block in the Chinese city’s business district, is of

strategic value in terms of services, social life and

its architectural role in the skyline. The main agri-

cultural technique planned is hydroponics, to

which 1/8 of the building area is dedicated. An

additional 10,000 square meters, distributed on

various levels, are dedicated to microcultures with

diversified techniques, to be joined by vertical

greenhouses, citrus groves, and food courts, thus

introducing an innovative model of an integrated

‘widespread vegetable garden’.

The estimated food production is 270 tons

per year, serving the needs of about 40,000 peo-

ple: a self-sufﬁcient food supply chain will manage

cultivation, harvest, sale, and consumption within

the building itself through a ‘virtual agronomist’

supported by artiﬁcial intelligence. On the outside,

facades are intended as inhabited diaphragms,

greenhouses with the function of climate self-reg-

ulation. The vertical development is marked by 5

‘loggia ﬂoors’ with gardens, vegetable gardens

and common areas that open onto inner halls at

multiple heights, on which other activities over-

look. Architectural devices secure the cultivable

area and deﬁne the compositional development

of the skyscraper.

Fascinated by Le Corbusier’s Immeubles-vil-

las for the distributional articulation of duplex res-

idential units, in 2019, Chris Precht’s studio de-

complex systems, new ways of living and thus al-

so new forms of society; the fourth reason con-

cerns the three possible declinations of the agri-

cultural production model, centralized, polycentric

and mixed; and the ﬁfth reason concerns, for all

three, the important urban (social and economic)

implication of soil-free agriculture and related (ze-

ro-mile) food production and distribution in dense

and highly anthropized metropolitan contexts.

The proposed case studies exemplify three

ecologies. In fact, in the medium term, these three

‘settlement models’ could be exported (and per-

haps even combined as habitats in ecologies) in

all megacities, potentially guaranteeing food pro-

duction and food regardless of climatic, geograph-

ical, income and, above all, logistical conditions

(the logistical distance and the level of infrastruc-

tural service have always been factors of ‘differ-

ence’ or social equality). These vertical agricultural

patterns correspond to architectural conforma-

tions that reinterpret the ‘skyscraper form’ at the

level of composition and language but also on a

level of new functional, social, economic, and mean-

ingful relationships. The three selected cases are

metamorphoses: the skyscraper typology con-

veys new urban forms, a ‘genetically modiﬁed’ el-

ement that, like the skyscraper in the late 19th

century, can introduce new paradigms because

building in height is also, and above all, an anthro-

pological and cultural fact.

Skyfarm (Figg. 5, 6) is a model developed by

Richard Rogers (RSHP) during the Milan 2015 Ex-

po – Feeding the Planet. This is a ‘pure’ vertical

farm, an architectural machine designed as an

agricultural solution to ensure energy and food

self-sufﬁciency by 2050, when 80% of the world’s

population will live in cities. The ‘tensegrity’ struc-

ture, consisting of compressed discrete compo-

nents and continuous elements in tension, is de-

signed in bamboo to form a rigid, lightweight hy-

perboloid that maximises solar exposure. The ge-

ometry allows for easy scalability: versions are

available for medium-small cities and denser ur-

ban areas, which can be modulated according to

latitude and solar radiation. Skyfarm houses a ‘cir-

cular’ aquaponics system for plant and ﬁsh crops:

signed a complex tower aggregation system of

homes equipped with a ‘vertical vegetable gar-

den’, sized to meet the micro-needs of the inhab-

itants of each cell. The surplus is commercialised

in a market on the ground ﬂoor, serving as a pub-

lic space. A self-sufﬁcient system of apartment

farmhouses inhabited by tenant farmers, consti-

tuting a vertical urban farming community: the

Farmhouse (Figg. 9, 10).

The structure is a prefabricated triangular

modular system made of laminated wood, which

allows for the articulation of duplexes by placing

the distribution every two levels. The terraces for

cultivation correspond to the empty structural

modules; these innovative ‘agricultural balconies’

are equipped for production in pots or with hydro-

ponic techniques. The housing units reuse rain-

water and meet energy needs through solar pan-

els and micro wind turbines. The morphological

articulation of the tower, based on the structural

principle of ‘diagrids’ and the compositional prin-

ciple of ‘ﬁlled trellis’, is geometrically complex and

rich, with references to the capsular architecture

of the 1960s. Each ﬂoor features additional open

modules intended as communal gardens that run

through the building, allowing light and air to pass

through. The system is also flexible in height, as

it can vary from 18 to 30 ﬂoors to adapt both to

large Chinese metropolises and European cities.

The three case studies represent the slope of

complex experimentation of planetary dimensions

that, although very recent (no more than 15-20

years old), foreshadows a new form of architec-

ture, but also of cities and consequently of soci-

ety, because it simultaneously presumes new in-

tegrated models of production (indoor farming),

agribusiness distribution and ‘easier’ food pro-

curement in all those densely urban areas where

instead this aspect is increasingly problematic

and often contradictory, as reported by the FAO

in the 2018 Global Food Losses and Food Waste

Report (cit. in Cigliano and Bellavista, 2019). The

three cases show us three diversiﬁed possible com-

binations and hybridisations between skyscraper

and indoor farming and represent a concrete re-

sponse to the urban agri-food scenario. The com-

Fig. 13 | The Plant (credit: E. A. Rogers, 2015).

Fig. 14 | The Plant, Closed Loop diagram (credit: M. Berg-

strom, 2016; the Authors, 2023).

Basso S., Bisiani T., Martorana P., Venudo A. | AGATHÓN | n. 13 | 2023 | pp. 141-152

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parison between these three models of Vertical

Farm (Tab. 1) traces an important design path

that goes beyond the development of the agri-

food technological model, in itself already con-

siderable because the cultivation of overlap-

ping vertical planes allows for the multiplication

of not only the production cycles, and therefore

the marginality and profitability per unit area, but

also of the proportional increase per unit area. In

addition, indoor farming ‘brings food close to

people’, lowering logistic and transportation costs

and reducing nutritional spoilage of the prod-

uct. This principle takes on greater significance

when applied in the metropolises, those urban

areas that by 2030 will accommodate 70% of

the world’s population (Demographia, 2022), and

where the value of the square meter and unit

area, which is a primary commodity, is excep-

tionally high.

The analysed vertical farms were selected with

respect to the type of farming, horticulture, except

the Skyfarm, which also contemplates a share of

ﬁsh farming, because of the feasibility and sus-

tainability of the overall investment, profitability

and cost-effectiveness, environmental impact,

and the possibility of integrating forms of habitabil-

ity. In fact, zootechnical experiments have been

excluded because they are still at an embryonic

stage of development and engineering and are

characterised by signiﬁcant problems concerning

emissions and wastewater treatment from ma-

nure5, but above all not integrable with forms of

urban life.

The three cases presented here are very ad-

vanced both with regard to the agri-food techno-

logical model and the integration and architectural

articulation6. They represent three possible and

alternative ways of integrating indoor farming with

the skyscraper building type, and all three also

bring different forms of living and growing on

stacked ﬂoors. All three provide for ‘socially’ and

economically rooted support to the urban territory

through an open and accessible ground ﬂoor that

integrates public spaces (squares, pathways, gar-

dens, and areas for socialising) with the primary

function of the vertical farm: markets and spaces

for selling (Skyscraper and Farmscraper) or ex-

changing (Farmhouse) what is produced inside, a

real zero-mile market.

The Skyfarm proposes highly diversiﬁed culti-

vation techniques, thus providing a wide range of

agribusiness production, and the vertical farm

combines education and culture (several ﬂoors

can be visited as a kind of museum). At the same

time, Farmscraper and Farmhouse intersperse

functions, mixing ‘vertical ﬁelds’ with residential

units and public spaces for sociability, as if the city

‘entered inside the skyscraper’. Farmscraper de-

velops the functional program and morphologi-

cal layout of the high-rise building according to

a ‘classical principle’, with functional blocks or-

ganised as a farm with communities of ‘urban

farmers’. In contrast, Farmhouse organises the

whole from the pulviscular, vertical combination of

residential cells, small gardens, and production

spaces, replicating a sort of vertical horticultural

community.

In all three cases, the vertical farm, as well as

the urban farm, becomes a skyscraper and then

a city, generating new spatial morphemes, per-

haps even new typologies (Figg. 11, 12).

Food: rewriting the relationship between city

and countryside | The potential and criticalities of

above-ground agriculture are clear, as are the op-

timistic design scenarios that invite new typolog-

ical and morphological architectural explorations.

Conversely, urban planning recognises vertical

farms as a possible answer to the problem of food

security (Al-Kodmany, 2018; Despommier, 2010).

As of today, Goal 2 – Zero Hunger of the United

Nations 2030 Agenda (UN, 2015) still appears dif-

ﬁcult to achieve. Within this framework, the city

remains a privileged ﬁeld of intervention to devel-

op policies to achieve the sustainability objectives

set by the SDGs (Sonnino, Tegoni and De Cunto,

2019). The reasons are clear: as of today, 55% of

the population lives in urban areas, which is ex-

pected to increase to 70% by 2050 (FAO, 2019).

If ‘feeding the city’ is imperative, ensuring the sus-

tainability of food systems and a more general

and widespread right to food are equally impor-

tant (Rodotà, 2014).

Since the beginning of the new millennium,

the consideration of food as an Urban Planning

and Urban Design issue has been acknowledged

as a necessity (Viljoen and Wiskerke, 2012; Viljoen

et alii, 2015; Lohrberg et alii, 2016). From a design

perspective, recognition has involved efforts to re-

conﬁgure the boundary between urban and rural

as a place that generates activities and practices

geared toward the reapproximation of city and

countryside (Donadieu, 1998; Mininni, 2013). The

role that agriculture can play in redesigning urban

edges, reclaiming abandoned spaces and build-

ings, and regenerating and enhancing forms of

naturalness in cities is widely debated: in particu-

lar, the potential to make agricultural production

systems more sustainable and cities more re-

silient is recognised in the multiple forms of urban

and peri-urban agriculture (de Zeeuw and Drech-

sel, 2015; Mougeot 2005).

When looking at the European context, how-

ever, the debate on forms of intensive urban agri-

culture, which are untethered from the land factor

exploit height density as a productivity lever,

needs to be more evolved. The research on ver-

tical farms as an opportunity for reﬂection on ur-

ban form still appears weak, perhaps also mufﬂed

by the contradictory outcomes of experiences in

the more mature American and Asian contexts

(Butturini and Marcelis, 2020). It is worth noting,

especially with regard to the best-known experi-

ments with vertical farms, that the building re-

mains isolated or, at any rate, is unable to stand

in strong relation to the urban fabric, at the very

least to generate a settlement principle capable

of rewriting the shape of the city. This begs the

question: can vertical farms integrate into urban

fabrics by generating new living spaces while meet-

ing the city’s nutritional needs?

The vertical farm as an opportunity for urban

regeneration, between recovery, recycling and

socio-spatial justice | The terms ‘food security’

and ‘foodability’ refer to a concept of access to

food that also includes the idea that the environ-

ment in which users live enables a healthy lifestyle,

in addition to the physical distance from places of

food production and distribution, the economic

conditions of users, their ability to recognise and

procure healthy and appropriate food (Rodotà,

2014). This conceptual shift is signiﬁcant because

it shifts the focus from food to the context in which

it is distributed, consumed, and recycled. Vertical

farms, as read through the issues of food safe-

ty, right to food and public health, show some

limitations. In principle, they seem to respond, at

least partially, to the issues posed by food acces-

sibility by bringing food production to the city in in-

tensive forms that are independent of land avail-

ability. For all intents and purposes, vertical farms

are included among the forms of urban agricul-

ture; however, the highly entrepreneurial nature of

the initiatives underlying this activity makes it difﬁ-

cult to recognise, at least at present, their con-

crete social potential. That of the relationship with

the context is a theme that could lead to valuable

reﬂections and experiments to rethink the typolo-

gy of the vertical farm in new forms where, as high-

lighted in the illustrated case studies, the attach-

ment to the ground can reconfigure itself as a

space of mediation with the city.

Rather than dismissing vertical farms as too

bold or controversial, in addressing the issue of

food production in the city and that of food secu-

rity more generally, it is possible to try to under-

stand what avenues can be pursued to make this

a viable solution to ‘feed the city’, as well as an in-

novative ﬁeld of design for new high-rise buildings.

The distance between vision and implementation

offers an opportunity to reﬂect on the idea of the

vertical farm as a complex ‘food infrastructure’,

shifting the focus from the skyscraper machine to

its ability to initiate virtuous relationships with the

urban context in a perspective of urban regener-

ation and metabolism (Gasparrini and Terraccia-

no, 2016; Grulois, Tosi and Crosas, 2018; Dal Ri,

Farvagiotti and Albatici, 2020). To this end, those

examples where forms of indoor agriculture are

accompanied by the rehabilitation of abandoned

buildings and more complex processes of urban

regeneration could be the subject of possible fur-

ther investigation (Cigliano and Bellavista, 2019).

The Plant, for example, is a vertical farm that

settles into a building once dedicated to meat

seasoning in Chicago’s meatpacking district (De-

spommier, 2020). In addition to production diver-

siﬁcation (ﬁsh farming, beer brewing, kombucha

production, and mushroom cultivation), what ap-

pears interesting is the attempt at sustainability

by recycling waste from neighbouring farms as

well through an anaerobic biogas digester. Equal-

ly important is the involvement of small local pro-

ducers in the year-round market, as well as the

commercial activities related to the presence of

the kitchen, brewery, etc. In short, what makes

the operation ‘sustainable is the idea that the ver-

tical farm is an element of a more complex ‘social

condenser’ based on ‘sustainable’ forms of agri-

culture (Figg. 13, 14). The result is a possible ad-

ditional typological and research strand to draw

at least three insights for designing vertical farms

to guide the city’s design.

The ﬁrst consideration is to recognise how, in

contexts such as Europe, the most plausible way

to include vertical farms within cities is to rehabil-

itate disused containers and/or abandoned areas.

Vertical farms can catalyse more complex brown-

ﬁeld regeneration operations, as is currently being

attempted. A second consideration concerns the

possibility of vertical farms entering into synergy,

rather than competition, with traditional forms

of agriculture. In order to build such synergies, it

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seems helpful to characterise the building with a

mixité of functions, which opens up stimulating

prospects for typological experimentation, but al-

so to exploit the potential of vertical farms in fos-

tering more structured forms of relations within

context (Dal Ri, Farvagiotti and Albatici, 2020).

The challenge for the vertical farms design is open;

it presents itself as an opportunity to reinvent the

relationship between the multifunctional building,

i.e. a new way of living, and the city’s design.

the urban context through agricultural production

and its allied industries (sale and consumption of

food, education, research and experimentation),

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‘connection space’ between buildings and the

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Acknowledgements

The contribution is the result of a common reflection of

the authors. Nevertheless, the introductory paragraph, ‘Big,

a vertical narrative between types and characters of globali-

sation’ and ‘Dark ecology and verticalism’ are to be attribut-

ed to T. Bisiani, the paragraphs ‘Agriculture: from fallow to

vertical farm’ and ‘Advantages and disadvantages of vertical

farms for the future of urban agriculture’ to P. Martorana, the

paragraph ‘Evolution and revolution introduced by vertical

farms: case studies and leaps of species’ to A. Venudo, the

paragraphs ‘Food: rewriting the relationship between city

and countryside’ and ‘The vertical farm as an opportunity for

urban regeneration, between recovery, recycling and socio-

spatial justice’ to S. Basso.

Notes

1) Vertical farming solutions had already been hypothe-

sised in the first half of the 1900s, but only as technological

solutions for the optimisation of water and soil and process-

es of agricultural industrialisation; the contemporary mean-

ing of vertical farm comes from the research of Dickson De-

spommier (2010) Professor Emeritus of Microbiology and

Public Health at Columbia University, and in particular,

from research conducted between 2005 and 2007 on the

problem of food supply for the two million inhabitants of

Manhattan and the eight million of New York.

2) Research project by I. Rocker and dissertation of GSD

Harvard University (Nam, 2011).

3) The very first design experiments are listed as exam-

ples: Urban Vertical Farming Prototype for New York

(2009), designed by Jugmin Nam (GSD Harvard Universi-

ty); Eco-Laboratory in Seattle (2010), designed by Dan Al-

bert, Myer Harrell, Brian Geller, Chris Dukehart, and Weber

Thompson; Eurofresh Farm in the desert near Wilcox Ari-

zona (2012); Harvest Green Tower (2012) in Vancouver, de-

signed by Romses Architects; Dragonfly Tower (2012) in

New York, designed by Vincent Callebout.

4) We refer to the Planet Farm in Milan, currently nearing

completion, which, however, is a solution that is still a long

way from the high-rise typology and the development of ex-

tensive levels of habitability.

5) In an otherwise suburban setting, the only case of a

vertical farm proposing intensive vertical barn farming has

been implemented in Ezhou, China. It involves two 100-

meter-tall skyscrapers that will contain one million pigs,

and integration with other activities or forms of habitation

is impossible.

6) The three case studies are hereby compared and pub-

lished for the first time. Iconographic materials and project

documentation were retrieved directly from the source. For

information, see the webpages: precht.at/project/001-the-

farmhouse/?index=0; carloratti.com/project/jian-mu-tow-

er/; rshp.com/projects/health-and-science/skyfarm/ [Ac-

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Integrating Greenhouses into Buildings: A Renewed Paradigm for Circular Architecture and Urban Regeneration

Article

Full-text available

Dec 2024

In the post-COVID-19 era, there has been an increasing interest in re-evaluating citizens’ living conditions within dense and grey urban areas. The provision of green spaces has always been identified as an important aspect of alleviating contemporary everyday life stress and preventing or limiting mental health-related issues. It is also an important strategy to mitigate urban heat islands and foster adaptation strategies to climate change. Among the numerous experiments of ‘green action’ available to urban planners, urban farming strategies have been widely used in Europe to provide green spaces and ecosystem services, exploring the topics related to self-production of food, biodiversity, and zero-km cultivation. Therefore, finding new spaces for agriculture in urban environments has driven scientists, researchers, and entrepreneurs to develop new soilless technologies (such as hydroponics, aquaponics, and aeroponics) to maximize yields in urban areas, creating new agricultural and architectural models such as the vertical farms (VF) and the building-integrated greenhouses (BIGH). In this regard, the objective of this paper is to recontextualize the integrated greenhouse element for high-tech food production as new iconic architectural models derived from the experience of the Victorian Winter Gardens and the first tropical greenhouses. Revisiting these perspectives, this paper offers opportunities to redefine the greenhouse as a multifunctional asset that aligns with both environmental goals and architectural standards.

Opportunities of building tall and green - an overview from a European perspective

Article

Full-text available

Jun 2024

Joanna Pietrzak

The purpose of the article is to answer the questions, if a tall building, throughout its entire life cycle, can be sustainable. A literature review and online searches were conducted in order to gather data on the impact of environmental trends on chosen aspects of tall European building design. The conducted analyses confirm the hypothesis that European approach consider sustainable aspects and can be the basis for general guidelines for the construction of green tall buildings. First of all tall buildings location, floor areas and heights are functionally justified. Despite the demanding climate high-rise buildings are designed using bioclimatic solutions and taking into account the use of passive phenomena and reduction the operating time of mechanical systems. The necessary technical infrastructure uses highly efficient, energy-saving equipment and solutions. Obtaining energy from renewable sources is present but not very popular – these technologies are still growing and gaining in importance.

Influence of Soil-free Production Systems on Architectural Solutions of the Multi-storey Buildings

Article

Jul 2024

Мета статті – визначити потенціал застосування гідропонічних систем елементів агровиробництва в структурі споруди, а також розкрити їх вплив на зовнішній вигляд фасадів житлових будівель. Методи дослідження. Основою є декомпозиційний аналіз систем безґрунтового вирощування, що застосовується у закордонній архітектурній та виробничій практиці. Метод імітаційного моделювання застосовується для візуалізації компонентів систем, складові яких можуть бути приховані та які є можливими або неможливими для інтегрування в споруду. Результати. На основі досліджених особливостей безґрунтових систем розроблено просторові схеми для кожного з випадків, що уможливлюють інтегрування цих систем у будівлю; визначено вплив на архітектурні характеристики споруди. Щоб зрозуміти вплив вказаних систем на архітектуру та вигляд будівлі, автор здійснив імітаційне моделювання фрагмента зовнішньої огороджувальної конструкції споруди з урахуванням масштабів елементів системи. На прикладі наявних об’єктів із аграрними елементами показано, як технології впливають на візуальний образ споруди. Висновки. Розглянуті системи безґрунтового вирощування впливають на фасадні рішення насамперед через привнесення великої кількості озеленення, що з архітектурного погляду висуває певні вимоги щодо їх влаштування, форми й кольору. Стосовно особливостей інтеграції самих систем, вплив їх на фасадні вирішення зводиться до впорядкування малих форм споруди (тераси, балконів, лоджій) та заходів маскування технічного обладнання. В будь-якому разі, впровадження таких систем для агровиробництва надасть переваги та зручності, що стимулюватимуть мешканців вести таке господарство. Це сприятиме розвиткові озеленення, очищенню міського повітря та покращенню мікроклімату.

Possibilities of land management support for protecting the natural environment during economic use of northern territories

Article

Full-text available

Jun 2024

The article analyzes modern problems of the Arctic zones of the Russian Federation. The characteristics of human economic activity in the northern regions are given. It is shown that the anthropogenic load on the unique nature of the North increases every year. The climatic features of the northern regions, which limit the possibilities of agriculture, are characterized. The main directions for improving reindeer husbandry and organizing the use of reindeer pastures have been developed. It is proposed to grow crops in vertical farms. It has been shown that vertical farms can improve the environmental sustainability of territories and ensure food security.

The role of vertical farming in re-thinking and re-designing cities within a circular perspective

Article

Full-text available

Jul 2020

One of the key issues of the contemporary city is “urban voids”, characterized by disused buildings. Such spaces can be the starting point for a new urban setting, where the city reconnects to the rural environment. Vertical farming can be a new paradigm connecting these often-opposed concepts, bringing several advantages. This paper presents an experimental case study about a typical situation in a peripheral context of the city of Trento. An industrial building under decommissioning is restored as a vertical farm through a circular economy perspective, combining natural resources with ICT, consumption, and reuse processes.

The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City

Article

Full-text available

Feb 2018

Kheir Al-Kodmany

This paper discusses the emerging need for vertical farms by examining issues related to food security, urban population growth, farmland shortages, “food miles”, and associated greenhouse gas (GHG) emissions. Urban planners and agricultural leaders have argued that cities will need to produce food internally to respond to demand by increasing population and to avoid paralyzing congestion, harmful pollution, and unaffordable food prices. The paper examines urban agriculture as a solution to these problems by merging food production and consumption in one place, with the vertical farm being suitable for urban areas where available land is limited and expensive. Luckily, recent advances in greenhouse technologies such as hydroponics, aeroponics, and aquaponics have provided a promising future to the vertical farm concept. These high-tech systems represent a paradigm shift in farming and food production and offer suitable and efficient methods for city farming by minimizing maintenance and maximizing yield. Upon reviewing these technologies and examining project prototypes, we find that these efforts may plant the seeds for the realization of the vertical farm. The paper, however, closes by speculating about the consequences, advantages, and disadvantages of the vertical farm’s implementation. Economic feasibility, codes, regulations, and a lack of expertise remain major obstacles in the path to implementing the vertical farm.

Vertical farming systems for urban agriculture

Chapter

Feb 2020

Dickson D Despommier

Urban agriculture is here to stay. Rooftop greenhouses, outdoor gardens, and vertical farms now dot the built environment landscape. This chapter details the advances made in indoor agriculture and documents the establishment of vertical farms (multi-storey greenhouses). Technologies for growing crops indoors are reviewed and many commercial vertical farms are profiled.

Bigness, or the problem of large

Chapter

Jan 1995

Rem Koolhaas

AGROPOLIS. The social, political, and environmental dimensions of urban agriculture

Article

Jan 2005

LJA Mougeot

Sustainable Food Planning: Evolving Theory and Practice

Article

Jan 2012

The Tall Office Building Artistically Considered

Article

Jan 1896

Louis Henry Sullivan

Plant Factory -An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production

May 2020
77-91

M Butturini
L F M Marcelis

Butturini, M. and Marcelis, L. F. M. (2020), "Vertical farming in Europe -Present status and outlook", in Kozai, T., Niu, G. and Takagaki, M. (eds), Plant Factory -An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production, Academic Press, New York, pp. 77-91. [Online] Available at: doi.org/10.1016/B978-0-12-816691-8.00004-2 [Accessed 04 May 2023].

Walkscapes -Camminare come pratica estetica

Jan 2006

F Careri
Torino Einaudi
B Cigliano
M Bellavista

Careri, F. (2006), Walkscapes -Camminare come pratica estetica, Einaudi, Torino. Cigliano, B. and Bellavista, M. (2019), Vertical Farming, Licosia, Salerno.

Cities and Agriculture -Developing resilient urban food systems

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Vertical farm. New architectures and cities from the forms of agriculture

Abstract and Figures

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