building integrated agriculture (bia)

66
LSC 6140: Landscape Research Dissertation Reg.Number:090127919 Supervisor: N.Dunnett “Building Integrated Agriculture: A qualitative comparative analysis of methods for commercial food production using buildings as an agricultural settlement.” MA2 in Landscape Architecture, University of Sheffield, 201011 DISSERTATION SUBMISSION INFORMATION 2010/2011 Student Name (or number): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Course (MLS, MA MLM) and Module Number: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Advisor (supervisor): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dissertation

Upload: liba-lab

Post on 24-Feb-2016

218 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

The paper will provide an overview of the BIA methods and it will investigate what it can be cultivated on rooftops and inside buildings. Furthermore, it will examine the productivity, the benefits and drawbacks of each method, with regard to the built, natural and human environment. Finally, it will highlight any issues that emerge regarding the implementation of each method, so as to assist future research in the field of Building Integrated Agriculture.

TRANSCRIPT

Page 1: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

1

LSC 6140: Landscape Research Dissertation 

Reg.Number:090127919 

Supervisor: N.Dunnett 

 

 

 

 

 

“Building  Integrated  Agriculture:  A  qualitative  comparative  analysis  of  methods  for 

commercial food production using buildings as an agricultural settlement.” 

                          

                                        MA2 in Landscape Architecture, University of Sheffield, 2010‐11 

 

           

DISSERTATION SUBMISSION INFORMATION 2010/2011 Student Name (or number): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Course (MLS, MA MLM) and Module Number: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Advisor (supervisor): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dissertation

Page 2: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

2

                                                         

Page 3: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

3

                                                       Photos on the cover (from left to right):  

 

Gotham Greens Hydroponic rooftop Farm. [electronic print] Available at: < http://www.ecofriend.com/entry/brooklyn‐green‐rooftop‐greenhouse/>[Accessed 19 September 2011].     

 

Foglia, L. (2009) Rooftop Farming on the Warehouses of North Brooklyn.[electronic print] Available at: < http://blog.cunysustainablecities.org/2009/07/rooftop‐farming‐on‐the‐warehouses‐of‐north‐brooklyn>[Accessed 19 September 2011].        

Page 4: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

4

 

Acknowledgements 

 

      I would  like to thank my thesis supervisor Dr.Nigel Dunnett who, through his  inspiring  lectures during our 

master studies, broadened my perspectives as an architect and introduced me to the world of Ecological Design. 

A special thanks to Zoe Dunsiger, who has always been available for further advice, consultation and discussion 

regarding my  thesis. Moreover,  I would  like  to  thank Mr. Dave Richards, an urban gardener enthusiast, who 

showed me around RISC’s Green Roof garden in Reading and helped me to understand the basics of cultivating 

food on Green Roofs. 

      Finally, I would  like to thank my family for the support, encouragement and guidance on the topic I chose 

for my research. Last but not least, I would like to thank the Bodossakis Foundation in Greece, for believing in 

my potential and granting me an  important scholarship which helped me  follow and complete my studies  in 

Landscape Architecture at the University of Sheffield. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 5: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

5

 

 

 A B S T R A C T  

 

      There  is  currently  a  growing  interest  in  cultivating  food  in  cities  (Rowe,  2011):  according  to  the United 

Nations  the demand  for  food  is  expected  to  increase  in  the  future  as  the  global population  living  in urban 

centres will reach more than a billion by 2025 (United Nations, 2008 cited in Satteerthwaite et al. 2010:2809). 

Localisation  of  food  production  has  emerged  as  “a widely  accepted  strategy  to  reduce  food  costs  and  to 

facilitate access to healthy food” (Lyson, 2004 cited in Corrigan 2011:1232). 

       Food  related  strategies have become part of  “sustainable built  environment  initiatives”  (Komisar  et  al., 

2009: 61) and agriculture, which was as far as architecture was concerned a remote field,  is now seen as the 

next  design  revolution  (Architectural Design,  2005).  According  to Graff  (2009)  and  Despommier  (2010  (b)), 

vertical farming may be the future of Urban Agriculture. Rowe (2011) further supports the view that horizontal 

surfaces,  such  as  rooftops,  are  potential  sites  for  food  growing.  Smit  and Nasr  (1992)  argue  that  Building 

Integrated Agriculture  (BIA)  is  an unexplored  case  and  it has not been  realised  extensively  so  far;  thus  its 

success is yet to be confirmed. 

      The paper will provide an overview of the BIA methods and it will investigate what it can be cultivated on 

rooftops and inside buildings. Furthermore, it will examine the productivity, the benefits and drawbacks of 

each method, with regard to the built, natural and human environment. Finally,  it will highlight any  issues 

that emerge  regarding  the  implementation of each method,  so as  to assist  future  research  in  the  field of 

Building Integrated Agriculture. 

      The paper  firstly  sets  the  general  framework  for Urban Agriculture  and  then  it  focuses on  the methods 

currently  used  for  cultivating  food  on  rooftops  and  inside  buildings.  The  research  uses  a  qualitative 

comparative analysis methodology based on case studies of already realised farming projects on buildings so as 

to further conclude which  BIA method has the future potential for implementation in cities. 

      The paper highlights  that  there  is a variety of  crops  that can be  cultivated on and  inside buildings:  from 

herbs to leafy vegetables. The most productive methods are Hydroponics and Vertical farming, however, soil‐

based practices  (Green  roof Agriculture and Containerised  farming) have more benefits  to offer. Finally,  the 

research concludes  that among all BIA practices, Green Roof agriculture  is  the most promising method, with 

Page 6: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

6

the highest potential for development and implementation for commercial food production in city centres, as it 

offers a wider range of benefits to our built, natural and human environment. 

References: 

1. Architectural Design, (2005), Special issue on Food and the  City, Franck K. (ed.) May, 75 (3) 

2. Corrigan, M.P (2011) Growing what you eat: Developing community gardens  in Baltimore, Maryland, 

Applied Geography, 31, 1232‐1241   

3. Graff, G. (2009) A greener revolution: An argument for vertical farming, Plan Canada, 49(2): 49‐51 

4. Komisar, J., Nasr J., Gorgolewski M., (2009) Designing for food and agriculture; Recent explorations at 

Ryerson University, Open House International, 34(2); 61‐70   

5. Lyson,  T.A  (2004)  Civic  agriculture:  Reconnecting  farm,  food,  and  community,  Medford:  Tufts 

University Press 

6. Rowe, D.B., (2011) Green roofs as a means of pollution abatement, Environmental Pollution,159, 2100‐

2110  

7. Satterthwaite, D., MacGranaham, G. and Tacoli, C.,  (2010) Urbanization and  its  implications for  food 

and farming. Philosophical Transactions of the Royal Society, 365 (1554): 2809‐2820 

8. Smit J. and Nasr J. (1992) Urban agriculture for sustainable cities; using wastes and idle land and water 

bodies as resources, Environment and Urbanization, 4, No 2, 141‐152 

9. United  Nations. 2008 World  urbanization  prospects:  the  2007  revision,CD‐ROM  edition. New  York, 

NY: United Nations Department of Economic and Social Affairs, Population Division 

 

Key words: Building Integrated Agriculture, rooftop farming, green roof agriculture, hydroponics, containerised 

farming, vertical farming 

 

 

 

 

 

 

 

Page 7: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

7

 

                                                                    List  of Tables 

Table 1: Types of Urban Agriculture (Bakratsa, 2011).......................................................................................... 13 

Table 2: Methods of Food Growing on buildings (soil based methods) and inside buildings (water based 

methods) (Bakratsa, 2011).................................................................................................................................... 15 

Table 3: Comparative analysis of BIA methods (Bakratsa, 2011).........................................................................  50 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 8: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

8

 

                                                                    List of Figures 

 

Fig.1:  “Cross  section  of  RISC’s  Green  Roof”......................................................................................................17 

Fig.2:“Green Cones  can be used  to  compost kitchen waste on RISC’s Green Roof”.........................................19 

Fig.3:”Fencing made of coppiced hazel is used on RISC’s Green Roof as a windbreaker”.....................................20 

Fig.4: “ Rainbarrells and waterbutts can be used in order to save water for irrigation of crops”.........................20 

Fig.5:“A variety of containers that can be used for food growing purposes”........................................................22 

Fig.6:“The Earth Box”.............................................................................................................................................23 

Fig.7:” The Hydroponics cycle”...............................................................................................................................25 

Fig.8: “The Aqua‐ponics cycle”...............................................................................................................................26 

Fig.9: “The Aero‐ponics cycle”................................................................................................................................26 

Fig.10:”The Vertical Farm‐Water System”.............................................................................................................30 

Fig.11:”The Vertical Farm‐ Energy System”...........................................................................................................30 

Fig.12: ” General overview of the plots in Eagle Street rooftop Farm”..................................................................36 

Fig.13: ” General overview of the plots in Eagle Street rooftop Farm”..................................................................36 

Fig.14:”Tasks that take place on the roof: watering”............................................................................................37 

Fig.15:”Tasks that take place on the roof: planting”.............................................................................................37 

Fig.16:”Helen Cameron inspects the vegetables growing on the roof of her restaurant”.....................................39 

Fig.17:”General overview of the containerised farm above the restaurant”........................................................ 39 

Fig.18: ”Access to the roof is made through an external staircase”......................................................................40 

Fig.19: ”The planters on the roof”..........................................................................................................................40 

Fig.20: ”General view of the Hydroponic Farm”....................................................................................................42 

Fig.21:”Gotham Greens’ Hydroponic Farm on the roof of a two storey building in Brooklyn”..............................43 

Fig.22: ”Gotham Greens’ vegetables on supermarket’s shelves”..........................................................................43 

Fig.23: ”Nuvege Vertical Farm Exterior view in Kyoto, Japan”..............................................................................46 

Fig.24: ”Indoor Vertical Farming in Nuvege”.........................................................................................................46 

Fig.25:”Contamination Security measures in Nuvege”..........................................................................................47 

Page 9: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

9

                                                                   C O N T E N T S  

 

I N T R O D U C T I O N ........................................................................................................................... 11 

L I T E R A T U R E  R E V I E W  

1.0 Urban Agriculture 

     1.1 Localisation of food…………………………………………………................................................................................ 12 

     1.2 Definition and main characteristics of Urban Agriculture……………………………………………………………………… 13 

     1.3 Types of Urban Agriculture ………………………………………………………………………………………………………………….  13 

2.0 Building Integrated Agriculture    

    2.1 Methods of growing food in and on Buildings………………………………………………………………............................15 

    2.2 Rooftop Farming: Challenges and Requirements of growing food outdoors…………………............................15 

3.0 Soil Based Systems 

    3.1 Method A: Green Roof Agriculture 

        3.1.1 Definition and Types of Green Roofs……………………………………………………………………………………………….  17 

        3.1.2 Food Production: What can we cultivate on a Green Roof..................................................................  18 

        3.1.3 Requirements of Green Roof Agriculture............................................................................................. 18 

        3.1.4 Why choose a Green Roof for farming? Benefits of Green Roof Agriculture …………………………………..  21 

        3.1.5 Reasons for not choosing a Green Roof: Drawbacks……………………………………………………………………….. 21 

    3.2 Method B: Containerised Farming 

        3.2.1: Definition and Types of Containerised Farming…………………………………………………………………………...... 22 

        3.2.2: Food Production: What can we cultivate in containers?..................................................................... 23 

        3.2.3 Requirements of Containerised Farming.............................................................................................. 23 

        3.2.4: Why choose containers? Benefits of Containerised Farming ……………………………............................... 23 

        3.2.5: Reasons for not choosing Containerised Farming: Drawbacks…......................................................... 24 

  4.0 Water based systems 

4.1 Method C: Hydroponics 

     4.1.1: Definition and Types of Hydroponic Systems……………………………………………………………………………….....   25 

Page 10: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

10

     4.1.2: Food Production: What can we cultivate with Hydroponics?...............................................................  26 

     4.1.3: Requirements of Hydroponics...............................................................................................................  27 

     4.1.4:Why choose Hydroponics?Benefits......................................................................................................... 27 

     4.1.5: Reasons for not choosing Hydroponics: Drawbacks............................................................................... 28 

4.2 Vertical Farming 

    4.2.1 Definition and methods of Vertical Farming...........................................................................................   29 

    4.2.2 Food Production: What can we cultivate with Vertical Farming?...........................................................  31 

    4.2.3 Requirements of Vertical Farming...........................................................................................................  31 

    4.2.4 Why choose vertical farming? Benefits...................................................................................................  32 

    4.2.5 Reasons for not choosing vertical farming: Drawbacks...........................................................................  32 

5.0 M E T H O D O L O G Y .................................................................................................................................... 34 

6.0 C A S E   S T U D Y  A N A L Y S I S 

     6.1 Green Roof Agriculture.............................................................................................................................   36 

     6.2 Containerised Farming.............................................................................................................................    39 

     6.3 Hydroponics..............................................................................................................................................   42 

     6.4 Vertical Farming........................................................................................................................................   46 

7.0 D I S C U S S I O N..........................................................................................................................................   48 

8.0 C O N C L U S I O N S.......................................................................................................................................  56 

9.0 R E F E R E N C E S...........................................................................................................................................  58 

10 P H O T O     C R E D I T S .................................................................................................................................  65 

 

 

 

 

 

 

 

Page 11: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

11

I N T R O D U C T I O N  

 

       The  research will provide  an overview of  the methods used  for  growing  food on  rooftops  and  inside 

buildings, a practice known as Building Integrated Agriculture (BIA). The research questions are: 

         1. What can we cultivate on and inside buildings? Which method is more productive? 

         2. What are the benefits and drawbacks of each BIA method with regard to the areas of: a) Built b)   

            Natural and c) Human environment? 

        3. Which issues should future research focus on? 

 

To respond to the above questions, the objectives of the research are: 

1. To investigate the productivity of each BIA method and research about the selection of crops that they 

are cultivated on rooftops and inside buildings. 

2. To investigate the benefits and drawbacks of each BIA method with regard to the:  a)Built, b) Natural 

and c)  Human Environment (in terms of social, health, financial and labour input issues) 

3. To  draw  upon  realised,  commercial  BIA  projects  as  sources  for  further  information  regarding  the 

productivity, the achievements (benefits) and challenges (drawbacks) of each method. 

4. To evaluate the methods through a qualitative comparative analysis, to conclude which method has 

further potential for future implementation and to identify issues for further research. 

 

       The importance of the research lies in the fact that in the near future, “urban citizens of the world will be in 

need of controlling and producing  food  for themselves, due to potential environmental, economic and social 

challenges  that will have an  impact on  food production”  (United Nations, 2008 cited  in Satteerthwaite et al. 

2010:2809). Due to  lack of space  in cities, alternative spaces may have to be used such as rooftops or entire 

buildings. The question would then be how food‐growing can be accomplished on buildings and which method 

must be followed so as to achieve food production using a building as an agricultural setting (Viljoen and Bohn, 

2010,  In Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011). Knowledge of the benefits and drawbacks of all BIA methods 

will assist technology and research to proceed in the implementation of BIA practices. 

Page 12: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

12

 

 

                                                                     L I T E R A T U R E   R E V I E W 

 

                                                                 1.0 URBAN AGRICULTURE 

 

1.1. Localisation of food 

       In  the 20th  century,  the ease of  transportation of  food has allowed us  the growing of products at  large 

distances and gave us the opportunity to have access to vegetables and fruits all year round (Jones, 2005). In 

the 21st century, however, this food‐system model  is questioned, because  it  is based on  intensive agriculture 

practices  (Kennedy  et  al.,  2004) which  have  lead  to  a  variety  of  issues  (Sonnino,  2009):  a)  Environmental 

problems: pollution caused by the intense use of pesticides and fertilisers and exploitation of natural resources 

b)  Social  and  Economical  problems:  weakening  of  local  communities  caused  by  the  establishment  of 

international  market  chains  that  replaced  the  local  food  markets;  increase  in  food  prices;  excessive  and 

unsustainable consumerism  and finally c) Health issues, caused by the loss of the nutritional value of food or in 

some cases by contaminated products (Grewal S.S and Grewal S.P, 2011). 

              Localisation of  food  “has  emerged  as  an  approach  to  reduce  food  costs  and  to  facilitate  access  to 

healthy food” (Lyson, 2004 cited in Corrigan 2011:1232) and it is currently “receiving increasing attention as the 

potential solution to the globalized food system” (Kremer and DeLiberty, 2011:1252 ). Local food systems offer 

a number of benefits: “Economy support, food self‐sufficiency, reduction of food transportations1, creation of 

links between producers and consumers” (Foundation for Local Food Initiatives, 2002; Hines, 2000; Lang, 1999 

in Nichol, 2003) and  also opportunities  for  community  involvement  (Gorgolewski, Komisar  and Nasr, 2011). 

Localisation of food can be applied at different scales, “from the household to the neighbourhood and from the 

scale of a region to a country” (Sonnino, 2009). Urban Agriculture practices, such as allotments and community 

gardens, have been introduced as systems for localisation of food. 

 

 

1 and thus reduction of the environmental pollution. 

Page 13: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

13

 

 

1.2 Definition and main characteristics of Urban Agriculture 

 

“An  industry  located within  (intra‐urban) or on  the  fringe  (peri‐urban) of an Urban Centre, which grows or 

raises,  processes  and  distributes  a  diversity  of  food  and  non‐food  products,  reusing mainly  human  and 

material resources, products and services found in and around that urban area, and in turn supplying human 

and material resources, products and services largely to that urban area". 

                                                                                                                                         Mougeot, 1999 in Cityfarmer, 2000 

 

       Urban Agriculture (UA)  is generally defined as “a practice related to the production of crop and  livestock 

goods within cities” (Zezza and Tasciotti, 2010: 265). According to the definition of Mougeot (1999), the main 

characteristics of UA  are: a)  the productive use of  land, b)  the use of urban wastes and any other  cheap 

resources available c) the use of human resources (referring to employment), d) the creation of links between 

people and e) the creation of opportunities for education and recreation. It is evident that UA is more than just 

a farming practice: it is a complex system within which food growing is just one of its many aspects. 

       As UA is mainly practised in countries of the developing world, it is mostly related to lower income families 

and it is associated with low‐tech practices. However, De Zeeuw et al. (2011) support that high‐tech practices 

can  also  be  encompassed  as  components  of  intensive  UA  schemes:  large  scale  farms,  green  houses  and 

hydroponic systems can contribute to the general concept of UA, if used as a part of larger sustainable urban 

schemes. 

 

1.3 Types of Urban Agriculture 

 

Page 14: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

14

  Table 1: Types of Urban Agriculture (Bakratsa, 2011) 

 

 

     Urban Agriculture may take many scales and forms; from backyard vegetable‐growing to large scale farming 

(Drechsel and Dongus, 2010; Grewal S. S. and Grewal S. P., 2011). Depending on the distance of the agricultural 

plot from the urban centre, there can be distinguished three (3) main types of Urban Agriculture (Viljoen et al., 

2005):  1)  Peri‐Urban  Agriculture2   2)City‐Urban  Agriculture3 and  3)Homestead  Agriculture‐Farming  which 

generally concerns the cultivation of food at home and it is the most common type of Urban Agriculture in the 

developing countries (De Zeeuw et al., 2011). 

      Astee  and  Kishnani  (2010)  have  introduced  the  term  “Building  Integrated  Agriculture”  (BIA)  to  further 

describe Urban  Farming  practices  that  take  place  on  areas  that do not  have  direct  access  to  land,  such  as 

interiors of buildings or rooftops and balconies. Building Integrated Agriculture is a relatively new practice and 

a more detailed definition was not possible to be found. However, it successfully distinguishes the Homestead 

farming on backyards from the food cultivation on surfaces of buildings (Table 1) that do not connect directly 

to land. 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 i.e Brownfield and Greenfield  land: these are potential sites for Urban Farming, provided that the soil  is renewed and  is 

suitable for cultivation. 

3 i.e allotments and community gardens: these are smaller plots of land that are usually found in the edges of urban sites. 

They can either be rented by local authorities to individuals (allotments) or they may be managed by local communities for 

recreation and educational purposes (community gardens) (Nairn and Vitiello, 2009). 

Page 15: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

15

 

 

 

                                                  2.0 BUILDING INTEGRATED AGRICULTURE  (BIA) 

 

2.1 Methods of growing food on and inside Buildings  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 2: Methods of Food Growing on buildings (soil based methods) and inside buildings (water based methods) (Bakratsa, 

2011) 

 

       The  case  studies will  later  reveal  two main  categories of BIA: 1. Outdoor,  soil‐based  agriculture  (Green 

Roofs and  containers) and 2.indoor, water‐based agriculture  (hydro‐aqua‐aero‐ponics and vertical  farming). 

For  each method,  different  factors  influence  the  choice  of  species  that  can  be  cultivated,  determine  the 

productivity and the project’s success; thus each method will be examined separately in the following chapters. 

 

2.2 Rooftop Farming: Challenges and requirements of growing food outdoors. 

 

Page 16: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

16

      There are  three main  reasons why  rooftops  should be used  for  farming activities: A) Lack of available 

land: As cities grow bigger, the impermeable areas 4expand and the available land for food growing in cities is 

disappearing (Rosenzweig et al., 2006 in Rowe, 2011). Surfaces of buildings, such as rooftops, are ideal because 

they “provide the opportunity to replace their impermeable surface with vegetation” (Dunnett and Kingsbury, 

2004 in Rowe, 2011:2102) B) Better control and monitoring: Roofs are free from vandalism risks, as opposed 

to allotments on ground that suffer  from thefts and  intrusions of unwanted groups of people  (Nowak, 2004) 

and  finally  C)  Potential  for  creative  development:  According  to  Nowak  (2004),  roofs  can  be  designed  to 

integrate a diverse range of activities (educational, recreational and agricultural) giving thus the opportunity to 

urban citizens to experiment, to enjoy and to produce (Wiley and Sons Ltd., 2007). 

      The greatest challenge of  rooftop  farming  is  the sever weather: “High  temperatures,  light  intensities and 

wind speeds” (Dunnett and Kingsbury, 2004  in Oberndorfer et al., 2007: 825) are crucial to plant survival and 

growth  (Oberndorfer et al., 2007). There are  certain plant  species  that  can  thrive on  roofs,  the  selection of 

which results from experimental trials  in different rooftop conditions (Heinze 1985, Boivin et al. 2001, Kohler 

2003, Durhman et al. 2004, Monterusso et al. 2005 in  Oberndorfer et al., 2007) . 

       As far as the roof requirements are concerned, the main issues to examine are : A) Roof Size (Kail Vinish, 

2010):  for  commercial  productions,  the  size  of  the  roof  needs  to  be  350m2 minimum.  The  area  needs  to 

provide sufficient space  for the planting beds, for the  farming equipment and  for the supplies  (soil, compost 

and mulch), B) Roof Accessibility  (Rowe, 2011):  the  roof must be easily accessible and must also provide a 

water source5 for the irrigation of the beds (Kail Vinish, 2010), C) Roof Load Capacity (Murray,2010): the roof 

must be strong enough to hold the extra weight of; the people that work on the roof; the farming equipment; 

the  crops  (Germain et al., 2008);  the  saturated  soil and  the potential  snow  load during winter periods  (Kail 

Vinish, 2010) and finally D) Safety and Authorization (Kail Vinish, 2010): authorisation and safety measures are 

essential (Kail Vinish, 2010). 

 

 

 

 

4 streets, parking lots, pavements etc. 

5 Rain water capture systems, rain barrels and water butts can also be used for supplementary irrigation. 

Page 17: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

17

 

 

 

 

                                                                            3.0 SOIL BASED SYSTEMS 

3.1 METHOD A: Green Roofs 

 

3.1.1 Definition and Types of Green Roof Systems 

      Green Roofs are “layers of vegetation installed on top of buildings” (Dunnett and Clayden, 2007: 53). They 

are also known as “eco‐roofs” or “living roofs” (Velazquez, 2005; Williams et al., 2010) and they are divided into 

two main  types: a) extensive and b)  intensive  (Williams et al., 2010). Both types consist of the “same basic 

build up series of layers and only differ in the depth of the growing medium and thus in the type of vegetation 

that they support” (Dunnett and Clayden, 2007: 56‐57).  

      A commercial Green Roof consists of five layers which aim to create the suitable environment for plants to 

grow, protecting at  the  same  time  the  fabric of  the building  (British Council  for Offices, 2003): 1. The base 

layer: a water and root‐proof layer. 2. The drainage layer: the layer that removes excess water from the roof. 3. 

The  filter  mat:  a  geotextile  material  placed  between  the  previous  two  layers  to  prevent  substrate  from 

compressing the drainage layer. 4. The growing medium: usually soil “which needs to be lightweight” (Dunnett 

and Clayden, 2007: 58) and finally, 5. The vegetation layer: the layer that provides the “living elements of the 

roof” (Dunnett and Clayden, 2007: 58). 

 

Fig.1: Cross section of the roof garden (Reading 

International Solidarity Centre, 2011) 

Layers from top to bottom: 

a. bark mulch (5cm). 

b. newspaper layer 

c. soil (30cm). 

d. filter fleece. 

e. drainage board. 

Page 18: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

18

f. insulation board (5cm). 

g. felt layers with copper foil. 

h. Strawboard panels (6cm). 

i. Structural beams, (18cm height) 

      Only  intensive Green Roofs can be used for agricultural purposes as they are the ones to support “a great 

additional  load and a deep  layer of growing medium   of 20  cm minimum”  (Dunnett and Kingsbury, 2004  in 

Oberndorfer et al., 2007: 825). The maintenance required for a Green Roof farming project would be similar to 

the maintenance of a plot at a ground level. 

 

3.1.2 Food Production: What can we cultivate on a Green Roof? 

            Practitioners agree that there is a clear need for more research on “the kind of food crops that grow on 

Green Roofs”, since the factors to consider are complex (MacDonald, 2008). Oberndorfer et al. (2007) support 

that in theory almost anything can be grown on a Green Roof with adequate irrigation and sufficient soil depth. 

Kortright (2001) supports that crops that grow in container gardens, are suitable for Green Roofs as well, since 

growing conditions are similar.  

       According to Foss et.al (2011), crop selection depends on the depth of the growing medium. A Green Roof 

with  less than 15cm of soil can support the growing of herbs and strawberries (Foss et al., 2011:33). A Green 

Roof with  a 15‐30cm depth  can  support  the growing of  leafy  vegetables.  Finally, a greater  variety of deep‐

rooted vegetables can grow successfully in a depth of more than 30cm of soil (Foss et al., 2011:33). 

 

3.1.3 Requirements of Green Roof Agriculture 

       

        According  to MacDonald  (2008)  the main  requirements  for Green Roof Agriculture  are: A)  Sufficient  soil 

depth  and  good  soil  composition  :the growing medium must be high  in organic matter  and  in nutrients  and 

lightweight at the same time, B) Sufficient Sun exposure and wind protection of the roof and finally C) Sufficient 

irrigation, because crops are water demanding. To be more specific: 

A) Sufficient Soil Depth and good soil composition 

      Soil  depth  and  soil  composition  are  important  factors  for  a  successful  crop. As mentioned  above,  for  a 

greater variety of crops, a depth of 30cm is essential. 

Page 19: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

19

      As  far as soil composition  is concerned: According  to Kortright  (2011), application of compost  is  the best 

way to maximize the depth/weight ratio because compost is lightweight and rich in nutrients at the same time 

(Kortright, 2001). Compost can be mixed with other lightweight materials so as to add depth and aerate the soil 

bed. Generally, the soil mixture must be lightweight, without chemical fertilizers and must ensure “good water 

retention and drainage” (Germain et al., 2008; Rowe et al., 2006  in Williams et al., 2010). Although there are 

many commercial varieties of compost available,  the case  studies will  later  reveal  that compost can also be 

made of organic kitchen waste and can be mixed with  the soil. The p.H of  the soil must be between 6.5‐6.8 

(Waldbaum, 2008). 

 

 

Fig.2: Green Cones can be used to compost kitchen waste (photo from the RISC’s Roof Garden, Bakratsa, 2011). 

 

B) Sufficient sun exposure and wind protection 

      Sun and wind exposure are important factors to examine (Earth Pledge Green Roofs Initiative, 2005): light is 

a  fundamental  need  for  plants  and  when  it  comes  to  farming,  long  hours  of  daily  sunlight  are  needed. 

Temperature  is  also  a  crucial  factor,  as  rooftops  are  exposed  to  sun  and  plants  need  to  withstand  high 

temperatures (Kortright, 2001). One way to protect the crop from high temperatures  is by  increasing the soil 

depth (Kortright, 2001). 

      Wind  is another critical factor as  it can destroy crops and  it  is stronger at rooftop heights than at ground 

level. Wind breakers such as vegetal walls and canvases can reduce the exposure of the plants to strong winds 

on the rooftop (Germain et al., 2008). Alternative ways to protect the crop from sun and wind are through the 

Page 20: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

20

use of shade clothes and mulches and through frequent watering (Germain et al., 2008). Finally, the orientation 

of the plot is of high importance both for sun and wind exposure. 

 

Fig.3: Fencing made of coppiced hazel is used at the RISC’s roof garden as a wind breaker (Bakratsa, 2011) 

 

C) Sufficient irrigation 

      An effective and inexpensive irrigation system is essential to have on the Green Roof Farm (Germain et al., 

2008). Besides drip  irrigation, other methods  and devices  can be used,  such  as  rain barrels or water butts: 

these are available on the market but the can also be made of reused, cheap materials (Dunnett and Clayden, 

2007: 77). Water harvested  from  surrounding  roofs or processed grey water  can also be used  for  irrigation 

(Williams et al., 2010): this can reduce the volume of water use and can relieve the sewage system (Waldbaum, 

2008). 

      In order for the Green Roof system to perform correctly, the roof will need to follow certain guidance for 

better drainage; According  to Velazquez  (2005), a slope between 1.5 %and 2%  to allow  for natural drainage 

properties is preferred, as opposed to flat roofs present drainage issues . 

 

Fig.4:  Rain  barrels  and  water  butts  can  be  used  in  order  to  reduce  the 

volume of water needed for irrigation (Crocus, 2011) 

 

 

 

 

Page 21: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

21

 

 

 

3.1.4 Why choose a Green Roof for farming? Benefits of Green Roof Agriculture 

 

      The main  reasons  for  choosing a Green Roof  for  farming would  firstly be because of  the benefits  that a 

Green Roof generally offers to our built and natural environment (British Council for Offices, 2003).  

      As  far  as  the  building  structure  is  concerned;  a)  Green  Roofs  provide  extra  insulation  (thermal  and 

acoustic)  to  the entire  structure. They  reduce  the noise  levels6 (Van Renterghem and Botteldooren, 2009  in 

Williams et al., 2010) as well as the energy for (winter) heating and (summer) cooling (Sailor, 2008 in Williams 

et al., 2010), b) they increase the life of the roof (Kosareo and Ries, 2007 in Williams et al., 2010;Rowe,2011; 

Velazquez, 2005) by protecting  it  from weather conditions and  finally c)  they  improve  the view of  the built 

environment (Velazquez, 2005).  

      As  far as  the natural environment  is  concerned, Green Roofs: a) add value  to biodiversity by providing 

habitat, shelter and feeding opportunities (British Council for Offices, 2003), b) they improve the microclimate 

and reduce the urban heat  island effect by  lowering the temperatures around the building (Lowitt and Peck, 

2008: Velazquez, 2005) and c) they  improve the storm water quality (Rowe, 2011) which would normally be 

dismissed into groundwater7.  

      Moreover, Green roof farming can provide recreational and educational opportunities to people (Foss et 

al., 2011); a farming plot on the rooftop of a school for example, may be used as an outdoor classroom within a 

walking distance, which students can use for educational activities.  

 

3.1.5 Reasons for not choosing  a Green Roof: Drawbacks 

6 The growing substrate and the vegetation layer “absorb sound waves to a greater degree than a hard surface” (Rowe, 

2011). 

7 With  a Green Roof  system,  the  storm water  is  filtered  and  cooled    through  evapotranspiration  (Mentens  et  al.  2005, 

Moran et al.2005 in Oberndorfer et al., 2007; Velazquez, 2005). 

Page 22: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

22

       Literature review has not revealed any issues or weaknesses regarding Green Roof installation on buildings. 

With the exception of the set up costs which may seem high8, Green Roofs generally offer many benefits that 

can compensate for the set up expenses in the long run (Velazquez, 2005) 

3.2 METHOD B; Containerised Farming 

 

3.2.1 Definition and Types of Containerised Farming 

 

“A micro‐model  of  farming where  a  family  unit  or  household  is  producing  fruits  and  vegetables  in  special 

containers for personal consumption to help improve the income, health and well‐being of its family members”. 

                                                                                                                                                               Deveza  and  Holmer 

(2002:1) 

 

     Cultivating food in containers is not a new practice: from ancient times until today it is considered to be the 

most popular method to grow vegetables for household purposes (Gorgolewski, Komisar and Nasr,2011).There 

are many  different  types  of  containers  that  can  be  used  for  food  growing:  a)  rigid  containers  (clay  pots, 

wooden boxes,  reused vessels and  tyres) b)  raised beds and c)  soft planters    (grow bags and wading pools) 

(Gorgolewski, Komisar and Nasr,2011) (Fig.5). 

 

 

Fig.5: Types of containers that can be used for commercial farming: containers, raised beds and soft planters (photo sourced 

from Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011). 

 

8 Cost would generally start from $200 per m2 and higher (Dunnett and Kingsbury, 2004 in Oberndorfer et al., 2007:825). 

Page 23: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

23

       For  commercial  containerised  farming,  some  professional  companies  have  designed  units  for  low 

maintenance  practices:  The  EarthBox,  (fig.6.),  used  for  community  and  educational  gardens,  includes  “a 

container, a screen, a water filling tube, reversible mulch covers, lightweight soil and a fertilizer” and it can be 

placed  in  a  variety  of  layouts  on  the  ground  (Gorgolewski,  Komisar  and  Nasr,2011).  Other  examples  of 

container  farming  include  “built  sub‐irrigation    planters  with  built‐in  reservoirs”  to  facilitate  water  flow 

(Gorgolewski, Komisar and Nasr,2011:175) or raised beds of different depths and sizes. 

 

 

Fig.6:  “The  Earth  box”  (Cultivating  Conscience, 

2011) 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.2 Food production: What can we cultivate in containers? 

        There is a great variety of crops that grow in containers, depending on the depth of the container: Hanging 

planters  and  raised  beds  can  accommodate  deep‐rooted  plants  such  as  tomatoes,  cucumbers,  peppers, 

eggplants, leeks, lettuce and spinach (Gorgolewski, Komisar and Nasr,2011). Grow bags can accommodate root 

crops  and  vegetables  and  if  bigger  in  size  they  can  even  support  fruit  growing  (Gorgolewski,  Komisar  and 

Nasr,2011). 

 

3.2.3 Requirements of Containerised Farming 

      Similar  to Green Roof Agriculture,  the basic  requirements  for containerised  farming are: a)  sufficient soil 

depth and good soil composition, b) irrigation and water drainage provision, c) roof load capacity control d) 

south  to west  orientation  (important  for  issues  like  sunlight  exposure  and wind  protection)  and  finally  e) 

selection of containers (Gorgolewski, Komisar and Nasr,2011). 

Page 24: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

24

      

3.2.4 Why choose Containerised farming? Benefits 

       According to Jobs (Technology for the poor, 2011), the main benefits of containerised farming are: a) Easy 

establishment and customization on any horizontal surface of the building regardless of the size of the space 

available, b) Low cost in terms of installation and maintenance and finally c) Soil and water conservation , as 

containers prevent excessive watering and soil run offs.  

       As  far as the environmental benefits are concerned, these are very similar to the benefits of Green Roof 

agriculture, “when the coverage of the roofspace is substantial” (Foss et al., 2011:19).Moreover, containerised 

farming can promote “social benefits, through education, public health and community development” (Foss et 

al., 2011:19). 

 

3.2.5 Reasons for not choosing Containerised farming: Drawbacks 

       Literature review has not  revealed any  issues  regarding containerised  farming:  it  is considered  to be  the 

most common and low cost method of growing food on rooftops (Erdmann, 2011). 

 

                                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 25: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

25

 

 

 

                                                                   4.0 WATER BASED SYSTEMS 

 

4.1 Hydroponics 

4.1.1 Definition and Types of Hydroponic systems 

 

“The system in which the plant is grown to produce flowers or fruits that are harvested for sale and in which all 

nutrients are supplied to the plant through the irrigation water, with the growing substrate being soilless”.     

                                                                                                                                                     (Devries,  2003  in  Jones, 

2005:2) 

 

     As  the above definition describes, Hydroponics 9 is a  system  in which crops are cultivated  in a mixture of 

water and nutrients, instead of soil. The methods of the nutrient solution delivery vary: a) they can be added 

directly in the water (Hydroponics) (Fig.7) or b) they can be provided by fish waste water (Aqua‐ponics) (Fig.8) 

or  c)  they  can  be  provided  “by means  of  an  aerosol mist  bathing  the  plants’  roots”  (Aero‐ponics)  (Fig.9) 

(Nickols, 2002 in Jones, 2005:142). Regardless of the method of delivery of the nutrient solution, all the above 

systems “are proven to be successful, resulting  in good plant growth” and they are mainly used for  intensive 

commercial plant production (Jones, 2005:4).  

 

Fig.7: The Hydroponics Cycle (Indoor garden online, 2009):  

“The  simplest  hydroponic  system  consists  of  containers  in 

which plants sit directly  in a nutrient solution shallow enough 

to  allow  the  roots  access  to  oxygen.  In  commercial  systems, 

nutrient concentrations, water supply and  the  recycling of  the 

9 From “the Greek words hydro (i.e water) and ponos (i.e labor)” (Roberto, 2000).Similar terms are “aqua‐culture, hydro‐

culture and soilless culture” (Jones, 2005:381).  

Page 26: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

26

nutrient solution are monitored and controlled automatically”(Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011:206) 

 

 

Fig.8: The Aqua‐ponics Cycle (PRweb, 2010): 

(1) Fish grown  for consumption  (usually  tilapia and perch) are 

fed food and they produce waste.          

(2) Bacteria and worms convert waste to fertilizer for plants.  

 (3) Plants absorb  the essential nutrients  for  their growth and 

filter the water that returns to fish. 

 

       

 

Fig.9: The Aero‐ponics cycle (Biocontrols, 2006):  

“A micro‐computer  controller  releases  a  spray mixture  of water, 

nutrients and growth hormones  into the enclosed air environment 

of the growing box” (Biocontrols, 2006). 

 

 

        

       Hydroponic systems can be found  indoors or outdoors and they vary “in terms of design and operational 

characteristics” (Jones, 2005:169). They are usually found in greenhouses (Jones, 2005) and they are thought to 

be “high‐ cost and complex systems to operate” (Jones, 2005:169).

 

4.1.2 Food Production: What can we cultivate with Hydroponics?  

       There is a wide range of fruits and vegetables that are grown successfully with Hydroponics. According to 

Jones  (2005:169),  the  crops  chosen  for  hydroponic  production  are  mainly  of  “high  value  cash”  (such  as 

tomatoes and fruits) or “specialty crops” (such as herbs and vegetables). Peppers, cucumbers,  lettuce, beans 

and corns, as well as strawberries and bananas are some examples of crops  that have grown successfully  in 

hydroponic systems (Jones, 2005). Despite their success, Foss et al. (2011) support that “deep‐root vegetables 

Page 27: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

27

cannot be grown hydroponically, because water cannot expand  in  the same way  that soil does”  (Foss et al., 

2011:33). Many plant varieties require further research and trials, in order to be able to conclude what it can 

be cultivated successfully with hydroponics (Jones, 2005).  

4.1.3 Requirements of Hydroponics 

       As  far  as  commercial  food  production  is  concerned,  a  hydroponic  system  requires:  a)  a  levelled  area 

(preferably covered with concrete and not soil)  (Jones, 2005), b) south  to west orientation c) a greenhouse 

with  a  strong  structure  to  withstand  snow  and  winds  (Jones,  2005),  d)  storage  tanks,  e)  a  computer 

programmed system and f) sensors to control the growing conditions (Jones, 2005).  

      As far as the procedure of Hydroponics is concerned, Jones (2005) supports that some main points to take 

into consideration for successful farming are: 

i) Attention to details and good growing skills  (Jones, 2005:4): Hydroponics requires excellent trained 

staff, as a potential mistake would have a negative impact on the entire production (Jones, 2005). 

ii) Excellent water quality: Hydroponics requires good quality of pure water, free of any substances and 

elements that can affect negatively the plant growth. Domestic water or rainwater collected from 

the greenhouse is unsuitable because it can cause contamination to the crops, “due to presence 

of  inorganic  and organic  substances”  (Jones,  2005:  72).  To  ensure  that  the water  is  free  from 

unwanted organisms, filtering and monitoring should take place frequently (Jones, 2005).  

iii) Nutrient Solution Composition and Temperature:  this  is one of the most  important  issues, as  it can 

result in a potential failure of the crop production. The challenges are: a) “to maintain a constant 

level of the nutrients which would be neither deficient nor excessive” (Jones, 2005:16) and b) to 

keep  the  temperature on  the  same  level  as  the  ambient  air  temperature10,so  that plant  roots 

absorb the sufficient amount of nutrients.  

iv) Surface and Depth of Containers: “Contact and  intermingling of  the plants’ roots must be avoided” 

(Jones, 2005: 118) and plants must be widely spaced  to allow sufficient  light  to penetrate  their 

canopy.  

 

4.1.4 Why choose Hydroponics for farming? Benefits  

According to Jensen (Jensen, 1981 in Jones, 2005:4), the main benefits of Hydroponics are: 

10 between 24‐30 C, (Jones, 2005: 105). 

Page 28: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

28

i) Adaptation  to  any  site  and  climatic  conditions: Due  to  the  fact  that Hydroponics  takes place  in a 

controlled environment, it can be installed in any climate. 

ii) Low  Labour  Input  Requirements:  Hydroponics  is  an  automated  system  that  operates  with  high 

technology  and  it  can  be  controlled with  computers  and  sensors:  “the  PH  of  the water,  the 

lighting exposure, the temperature, the humidity, the composition of air  in the greenhouse, the 

nutrient feeding and irrigation can all be controlled and regulated accordingly” (Wigriarajah, 1995 

in Jones, 2005:306). The grower mainly needs to control the composition of the nutrient solution 

and then observe the plants’ growth. As hydroponics takes place in water, it is considered to be a 

“cleaner” system as opposed to soil‐based methods. 

iii) High productivity (Roberto, 2000): Hydroponics produces “the same yield as soil gardens in 1/5 of the 

space”  (Foss et al., 2011:21). Plant  roots are exposed  to almost  the  full volume of  the nutrient 

solution and competition is reduced to the minimum helping, thus, the yield to increase. 

iv) Organic food production: any disease can be treated in an organic way, without the use of chemicals. 

v) Extension  of  season  of  the  crop  (Schoenstein,  2001  in  Jones,  2005):  compared  to  other  growing 

techniques, Hydroponics gives the farmer the opportunity to extend the crop to a longer season. 

vi) Less water requirements (Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011:206): Hydroponics uses almost “90% 

less water than the soil‐based methods” (Foss et al., 2011:21). 

 

4.1.5 Reasons for not choosing Hydroponics: Drawbacks 

 

 “A  forced  flowering  process  technique  for  growing  plants  in  which  the  time  required  to  bring  crops  to 

production is shortened by controlling all aspects of plants’ life so that the shortest amount of time is taken to 

produce the largest amount of product, in the least amount of space, with a minimal amount of work”. 

                                                                                                                                                                     (Wright , 2004:1) 

Hydroponics  is  generally  believed  to  be  a  highly  productive,  free  of  problems  system,  yet  Jensen  supports 

(Jensen, 1997 in Jones, 2005) that it is a difficult system to sustain. The main drawbacks of Hydroponics are: 

i) High  set  up  cost:  the development of  greenhouses  as well  as  the  implementation of  the  essential 

technological systems in order to control the growing ambient of hydroponics require high capital 

(Jones, 2005). 

Page 29: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

29

ii) High energy inputs: According to Foss et al. (2011:21) Hydroponics relies on “consistent energy inputs , 

which adds to operational costs and environmental impacts”. 

iii) Vulnerability to diseases: “Diseases spread quickly to all beds on the same nutrient tank through the 

water11 and affect all crops directly” (Jones, 2005:5) The entire system is vulnerable (Van Patten, 

2008), thus high control is essential: Containers, devices and working surfaces must be clean from 

dust.  Even  small  possible  openings  “must  be  sealed  sufficiently  so  as  to  prevent  insects  from 

intruding” (Jones, 2005:279). 

iv) Technical expertise: Hydroponics needs well  trained  farmers, because water‐based methods do not 

forgive  mistakes:  this  corresponds  with  “Hydroponics  not  being  as  strong  an  educational  or 

community builder”, as opposed to soil based agriculture (Foss et al., 2011:21). 

v) No ecosystem  restoration:  Foss et al.,  (2011:21)  support  that Hydroponics  is a  “clinical process”.  It 

does not reinforce biodiversity neither it connects humans with the natural environment, as it is 

intended  mainly  for  commercial  production  and  profit.  However,  renewable  energy  systems 

(photovoltaic  systems,  solar  panels  etc.)  can  be  integrated  in  Hydroponics,  “minimizing  its 

negative aspects” regarding the environment  (Foss et al., 2011:21) 

 

4.2 VERTICAL FARMING 

 

4.2.1 Definition and Methods of Vertical Farming. 

       Despommier describes Vertical farming as “stacked up green houses on top of each other” (Despommier, 

2010  (b):23). The concept of Vertical  farming  is based on the creation of zero energy buildings, where  inputs 

and outputs are balanced (Vertical Farm, 2011): freshwater is recycled and energy resources are conserved in 

order to facilitate the food production that takes place indoors (Fig.10 and Fig.11, following page).  

       According to Despommier, Vertical farming  is seen as a stable system that can ensure achievable results, 

despite  its  high  technological  and  financial  demands  (Despommier,  2010  (b)).As  far  as  crop  production  is 

concerned,  vertical  farms  can  be  achieved  through  hydroponic,  aqua‐ponic  and  aeroponic  methods 

(Despommier, 2010 (b)). 

 

11 Plants in Hydroponics are fed by a common water supply which could help diseases spread rapidly. 

Page 30: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

30

Fig.10:  The  Vertical  Farm‐Water  System  (Dan 

Albert/Weber Thompson in Despommier, 2010 (b):146‐

147) 

1. rainwater collection 

2. cistern 

3. purification system 

4. potable water 

5. grey‐black water 

6. on‐site wastematter treatment 

7. output water to wetland system 

8. rainwater for urban farm 

9. on site infiltration 

10. nutrient supply for growing systems 

11.  hydroponic, aero‐ponic systems 

 

 

Fig.11:  The  Vertical  Farm‐Energy  System  (Dan 

Albert/Weber Thompson in Despommier, 2010:146‐147) 

1. Summer sun 

2. Winter sun 

3. Reflected light 

4. Thermal stack 

5. North side‐cool thermal mass 

6. Warm air vented from greenhouse 

7. Radiant floor 

8. Ground source loop 

9. Operable vents 

10. Photovoltaic panel 

         

 

 

 

 

 

Page 31: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

31

4.2.2 Food Production: What can we cultivate with vertical farming? 

 

       Despommier supports that all crops that grow in greenhouses, can easily grow in vertical farming as well, as 

long as the root system is held at the right temperature (Despommier, 2010 (b) ). Crops mainly include leafy and 

rooted vegetables, but Despommier supports that “The technology of hydroponics allows almost any kind of 

plant to be grown in the Vertical farm, from root crops like radishes and potatoes to fruits such as melons and 

even cereals“(The Economist, 2010). Besides plants, animal species can be commercialised  in Vertical  farms: 

from freshwater fish (tilapia, trout,) shrimps and mussels to chicken and pigs (Despommier, 2010 (b)).  

 

4.2.3 Requirements of Vertical Farming 

 

“Bringing a vertical farm into reality, even a prototype, will require many elements to come together to permit 

its maximum expression and make it a highly efficient food producing method” 

                                                                                                                                                      (Despommier, 2010 (b):182) 

 

       Vertical  farming demands: 1. Availability of space: Despommier supports that the vertical  farm needs to 

“consist of a complex of buildings  constructed  in close proximity with each other”  in order  to be  successful 

(Despommier, 2010 (b):179) : a) a building for food growing b) a control centre for monitoring c) a nursery for 

seeds  selection and germination: d)  a quality  control  laboratory  to monitor  food  safety and document  the 

quality of each crop, e) a building for the vertical farm workforce f) an eco‐educational centre for the public 

and ideally g) a green market and a restaurant.  2. The excellent design of a building that will keep out pests 

and diseases  (Despommier, 2010  (b): 169): The building must have “double  lock entry doorways” and be as 

sealed as possible, 3. Application of new technologies to get the right conditions for the crops to grow: these 

include  computerised  systems  that  control  the  light,  the  temperature  and  humidity  inside  the  building. 

Ventilation and water purification systems are also essential.  

 

 

 

 

Page 32: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

32

4.2.4 Why choose Vertical Farming? Benefits  

 

Despommier (2010 (b):145) supports that Vertical farming has a range of advantages: 

i) Year round crop production. 

ii) No weather‐related crop failures: the system is controllable, which reduces the possibility of diseases 

that can damage the crops (Despommier, 2010(b):148). 

iii) Organic Production  (Despommier, 2010  (b):161): no chemical pesticides, herbicides or  fertilizers are 

needed, as “the system is protected from outside intruders”.  

iv) Environment friendly System: Vertical farming “recycles black and grey water and  it adds energy back 

to the urban grid” (Despommier, 2010(b):145). 

v) Low irrigation costs: Vertical farming uses 70‐95 % less water, compared to conventional agriculture. 

Ideally, vertical farms can be used as “water regenerating facilities, where grey water is restored 

to drinking water quality and is then used for aquaculture or for crop growing”(Despommier, 2010 

(b):29). 

vi) It creates job opportunities: Vertical farming will require the employment of people from a variety of 

backgrounds, from farm‐managers to biologists, educators and farmers (Vertical Farm,2011). 

 

 

4.2.5 Reasons for not choosing Vertical Farming: Drawbacks 

 

 “When planning  the vertical  farm, architects and engineers must be driven by  this critical concept, since  the 

vertical farm will be built to satisfy the needs of the crops and not necessarily ours (..) The materials employed 

in the construction of the building will be dictated by the needs of the plants and secondarily by the needs of 

those who work inside the vertical farm”. 

                                                                                                                                                  (Despommier, 2010:181‐184) 

 

       The Vertical farm project supports that "The Vertical Farm must be efficient‐ cheap to construct and safe to 

operate”  (The Vertical Farm, 2011). Proefrock and Green(2009),  support  that  the  idea of vertical  farms may 

Page 33: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

33

seem appealing, “but when  it comes down to practicalities, constructing buildings for food growing purposes 

makes no sense”. 

       Despommier (2010 (b) ) supports that existing buildings may not be able to support maximum yield to farm 

indoors. The main reason is the insufficient lighting (Despommier, 2010 (a) ). Even if Vertical farms are made of 

glass in order to use natural sunlight for the plants, additional artificial lighting will be needed, “to enable year 

round production” (The Economist, 2010). As a result, the cost “of powering artificial lights can make Vertical 

farming prohibitively expensive” (The Economist, 2010).  

       Besides high electricity  costs, Vertical  farming demands  space. New building developments need  to be 

constructed,  “designed with plants  in mind  “  (Despommier, 2010  (b): 181). Additional drawbacks of  vertical 

farming are: 

i) High Set up Cost: Vertical farms need new technologies and thus a high financial capital.  

ii) High  Control  and Management  of  the  conditions  inside  the  farm: Despommier  supports  that  the 

greatest  challenge  is  “to  best  manage  temperature,  humidity  and  security  inside  the  farm” 

(Despommier, 2010  (b): 184).  In  terms of security,  the  farm must be sterilised and  the staff will 

need  to wear disposable uniforms as well as hair coverings. Finally, an annual  routine series of 

“laboratory tests”  is essential  in order “to avoid risk of contamination of the crop due to human 

pathogens” (Despommier, 2010 (b): 169).    

iii) Human Un‐friendly: Despommier claims  that  “Conditions  inside  the building must  favour maximum 

crop  yields while  creating  a  tolerable  condition  for humans”  (Despommier, 2010  (b): 184).  It  is 

clear  that  vertical  farming  is  not  designed  for  humans,  who  will  be  required  to  tolerate  the 

conditions inside the farm and not indulge in the process of food growing, as opposed to previous 

BIA methods. 

 

 

 

 

 

 

 

Page 34: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

34

5.0 M E T H O D O L O G Y 

 

       The paper uses a systematic, critical review of research and precedents on BIA methods. The first part of 

the study aims  to establish a broad contextual overview of  the methods currently used  for commercial  food 

production. Key points for research regard to: a) the selection of crops, b) the productivity of each method and 

finally c) the benefits and drawbacks of each method.  

       Articles and publications were searched from September 2010 to October 2011.As far as academic sources 

are concerned; the search engines used are Scopus, Proquest,  Jstor and Google scholar, using the keywords: 

green roof farming, container farming, hydroponics, urban farming and vertical farming. It needs to be stressed 

that there are not sufficient academic sources available (i.e. peer reviewed papers) which are directly related 

to the topic of Building Integrated Agriculture (BIA), as it is a rather new field‐ not extensively explored.  

       As  far  as  Green  Roof  farming  is  concerned, much  of  the  information  is  sourced  from:  grey  literature 

documents (MA dissertations), academic articles, books and trade journals. In order to gain further knowledge 

about Green Roof agriculture, I visited the RISC’s Green Roof garden in Reading: the field trip took place in the 

summer of 2011 and helped me to understand the basics of rooftop farming. This visit has not been included as 

a  case  study  for  the purposes of  this paper,  as  it did not  concern  a  commercial  farming project. However, 

photographic material from this visit is used to support the literature review on Green Roof agriculture. 

      There is a plethora of books on the topic of Containerised Farming and Hydroponics: the majority is related 

to D.I.Y guides with technical details. Dickson Despommier is regarded as the “progenitor of the idea of Vertical 

farming”  (The Economist, 2010): his articles, book and website are my main  sources of  information  for  this 

topic. Finally, the book “Carrot City: Creating places for Urban Agriculture” (by Gorgolewski, Komisar and Nasr, 

The Monacelli Press: 2011) is a valuable guide for a general introduction to BIA practices.  

       The second part of the study  focuses on evidence based case studies of  five realised projects of  farming 

inside and on surfaces of buildings. The case  study method was  the appropriate way of gaining  information 

about  commercial  food production  in BIA  practices  because  it  provided  an  in‐depth  description of  realised 

projects,  examining  the  achievements  and  the  challenges  that  each  project  encountered.  All  information 

collected from these five realised projects is integrated with the results of the literature review in a form of a 

table (Table 3), which is used to complete the comparative analysis of BIA methods, to conclude which method 

has further potential for implementation in cities and to identify where future research should focus on.     

Page 35: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

35

       There are quite a few realised farming projects on surfaces of buildings, both in countries of the developing 

and  the developed world,  that  show  the  range of  forms  that  this practice  can  get:  from  low maintenance, 

cheap systems to cost effective, high‐maintenance projects. Information about the case studies chosen in this 

paper is sourced from websites such as “City Farmer News” which has been a useful tool to obtain information 

regarding realised examples of BIA projects. As all case studies refer to commercial  farming projects,  further 

knowledge and details are obtained by each project’s official website. All case studies are selected in the basis 

of the following criteria: 

 

Relevance to advanced  farming operations, with  food production being approached as an  intensive, 

agricultural practice and not as an experimental, household activity. 

Availability of  information  regarding  the  research questions of  the  study:  a)  selection of  crops  and 

productivity  b) achievements‐ benefits  and c) challenges‐drawbacks. 

 

       It needs to be stressed that, as far as crop production is concerned, the parameters/conditions of each case 

study differ. They may all concern commercial  food production  in urban centres, yet  they are established  in 

different countries of the world, with different climatic conditions  ( from the USA to Japan) and they occupy 

different size spaces (Nuvege farm in Japan uses 5300sq.m for vertical growing, whereas Eagle Street’s Green 

Roof occupies only 557sq, m of space).In the future,  it will be very  interesting to set up an experiment of all 

these methods, setting the same conditions and parameters for the projects (space size, geographical location) 

so as to examine and come to safe conclusions regarding their productivity. 

     Finally,  the research did not  raise any  issues of ethics as all  information  is sourced  from published books, 

articles and websites. The  field  trip  to Reading did not  require ethical approval as  the visit  took place  in an 

“open day” that the centre organised to introduce the Green Roof concept to the residents of Reading. 

 

 

  

 

 

 

Page 36: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

36

                                                      6.0 C A S E  S T U D Y  A N A L Y S I S   

 

                                                        6.1  G R E E N   R O O F   A G R I C U L T U R E 

6.1.1 Eagle Street Rooftop Farm, Brooklyn 

Keywords: commercial production, partnership, volunteering, education, organic food, open to public. 

 

Fig.12 and Fig.13: General overview of the plots in Eagle Street Rooftop Farm. 

(photos by  Nyerges S. In Gorgolewski, M., Komisar, J. and Nasr, J.(2011). Carrot City. Creating places for Urban Agriculture. 

United States: The Monacelli Press) 

 

Designer: A collaboration between Ben Flanner and Annie Novak. 

Size: 557 sq. meters. 

Height above ground level : 15m 

Year of completion: 2008 

Construction Costs: 60.000 $ for design and installation (NTDTV,2009)  (financed by Broadway Stages). 

Funded by: Broadway Stages ( for the green roof installation ) (Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011) 

Yield: around 30 tons of vegetables and fruits per year (Urban Farm Online, 2011) 

Who  is  involved:  A  head  farmer  with  a  team  of  trained  interns,  apprentices,  staff  from  Growing  Chefs, 

agriculturalists and educators (Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011) 

 

Aim‐Purpose: To provide high production crops for restaurants and market sales. 

Future Aim: To reduce the cost and introduce more farms in the City. 

 

Page 37: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

37

 

Fig.14 and Fig.15: Tasks that take place on the roof (watering and planting) 

(photo by  Nyerges S. In Gorgolewski, M., Komisar, J. and Nasr, J.(2011). Carrot City. Creating places for Urban Agriculture. 

United States: The Monacelli Press) 

 

Plant selection‐crops:  

Corn, salad greens, herbs, nasturtiums, peppers,  radish,  tomato, aubergine, zucchinis, green onions, 

lettuce, cabbage, eggplant, peas and beans. The most  successful  crops are:  tomatoes, hot peppers, 

sage and squash (Eagle Street Rooftop Farm, 2010). 

 

Activities that take place (Eagle Street Rooftop Farm, 2010): 

Farming of fruits and vegetables. 

Honey production and Chicken Keeping (Yelp, 2004). 

A  community  supported agriculture program  (CSA)  (includes composting programs  in cooperation with 

local restaurants of the area) (Eagle Street Rooftop Farm, 2010). 

Onsite farm market on Sundays. 

Farm‐based educational and volunteer programs  (workshops  for children and adults about composting 

and cooking and food growing). 

 

Achievements‐ Benefits:  

Provides produce to local restaurants and citizens (Eagle Street Rooftop Farm, 2010). 

Reduction in cooling costs for the building below because the captured rainwater from the roof cools 

the warehouse (Eagle Street Rooftop Farm, 2010). 

Page 38: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

38

Reduction in storm water run off (Eagle Street Rooftop Farm, 2010). 

 

Keys to Success: 

Bee hiving: The apiary helps pollinate and spread  the crops, besides  the honey production  (Eagle Street 

Rooftop Farm, 2010). 

Lightweight soil: a mixture of compost, rock particulates and shale  (Eagle Street Rooftop Farm, 2010) that  

retains water and allows for air circulation. 

Earthworms: bought and mixed into soil to help it aerate (Eagle Street Rooftop Farm, 2010). 

North‐South orientated planting beds  (Eagle Street Rooftop Farm, 2010) that benefit from day‐long sun 

exposure. 

Management : Involves a group of people from  volunteers and the owners, to  trained interns and  Urban 

Farming Apprentices  (Eagle  Street Rooftop  Farm, 2010). Main management  tasks  take place during  the 

growing  season, when volunteers visit every week  for harvesting and composting  (Eagle Street Rooftop 

Farm, 2010). 

 

Challenges‐ Drawbacks: 

Installation  Process: Soil had to be transferred three floors up to be placed on the roof. This task was 

done over the course of a single day, with the use of a crane and  “super‐sacks” (Eagle Street Rooftop 

Farm, 2010). 

Crop Selection: In the first season, the farm  was growing more than 30 types of crops which later on 

had  to be  reduced.   A narrower  crop  list was  then  introduced,  including only  the plants  that were 

proven to be successful in growing on the rooftop (Eagle Street Rooftop Farm, 2010). 

Irrigation: initially irrigation was provided via black plastic drip lines using city tap water.  This caused 

issues, as “the root systems of  the crops were  incodusive with drip watering  (esp. carrots, radishes, 

micro greens”).Currently the farm relies on hand watering via a hose for seedlings and transplants and 

on rainwater on established plants. 

 

 

 

Page 39: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

39

                                                       6.2 C O N T A I N E R I S E D    A G R I C U L T U R E 

6.2.1 Uncommon Ground Restaurant, Chicago 

Keywords: commercial, containers, eco‐living, beehives, restaurant farming 

 

 

 

Fig 16: “Helen Cameron inspects the veggies growing on the roof of her restaurant” (photo by Stewart S., Sun Times) 

Fig. 17: General overview of the farm on the roof of the restaurant (photo by Cameron M., In Gorgolewski, M., Komisar, J. and Nasr, 

J.(2011). Carrot City. Creating places for Urban Agriculture. United States: The Monacelli Press) 

 

 

Designer: a collaboration between M. and H. Cameron (clients) and P.Moser (Architect) 

Size: 232 sq.m  (Uncommon Ground, 2010) of which 60sq.m are covered with planters (Gorgolewski, Komisar 

and Nasr, 2011) . 

Height above ground level:  6m (City Farmer News, 2008). 

Year of completion: 2007 

Construction Costs: $150.000 (City Farmer News, 2008). 

Yield: not available 

Who is involved: not available 

 

Aim‐Purpose:   To provide the restaurant of the ground floor with locally produced food without the use of any 

pesticides, herbicides, hormones or genetically modified ingredients (Uncommon Ground, 2010). 

 

Future Aim: Not available 

Page 40: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

40

 

Fig. 18: Overview of  the  farm on  the  roof of  the  restaurant  (photo by Cameron M.,  In Gorgolewski, M., Komisar,  J. and Nasr,  J.(2011). 

Carrot City. Creating places for Urban Agriculture. United States: The Monacelli Press) 

Fig. 19: The planters on the roof (photo by Cameron M., In Gorgolewski, M., Komisar, J. and Nasr, J.(2011). Carrot City. Creating places for 

Urban Agriculture. United States: The Monacelli Press) 

 

Plant selection‐crops:   

Sweet and hot peppers, eggplants, tomatoes, cucumbers, lettuce, radish, beets, spinach, fennel, garlic, 

edamame, beans, okra, shallots, herbs and flowers (Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011) . 

 

Activities that take place: 

Farming 

Educational activities for volunteers and schools (City Farmer News, 2008). 

Recycling programs and community events (Uncommon Ground, 2010). 

Bee hiving:  4 beehives are installed on the southern part of the garden and produce annually 18kg of 

honey, which is used for the  restaurant  needs(Uncommon Ground, 2010). 

Private  tours  for  the    public    (City  Farmer News,  2008)  as well  as  summer  camps  for  educational 

purposes. 

 

Achievements‐ Benefits: 

Organic  Food  Production:  The  roof was  certified  as  an  organic  farm  in  2008  by Midwest Organic 

Services Association (MOSA) (Uncommon Ground, 2010). 

Promotion of  the concept of eco‐living: installation of five(5) solar thermal panels (which cover up to 

70 percent of the restaurants water), use of locally harvested wood, purchased equipment from local 

Page 41: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

41

sources and use of  local craftsmen, workers and artists for  interior design, use of recycled materials 

and  eco  friendly  cleaning  supplies  (Uncommon  Ground,  2010)  are  only  some  of  the  steps  of  the 

Uncommon Ground to promote ecological design and living. 

Relation development with local farmers (Uncommon Ground, 2010) 

Keys to success:  

Involvement: The project was  realised with  the help of community volunteers and  the  restaurant’s 

employees) (Uncommon Ground, 2010). 

Composting: All kitchen waste from the restaurant  is composted and reused for gardening purposes 

(Uncommon Ground, 2010). 

Materials  Selection  :  long  lasting materials  (  steel and cedar  )are used  for  the planters  to   provide 

durability, ease of use and maximization of food production (Uncommon Ground, 2010). 

Planters Construction and design: Planter boxes have been built  in a variety of different heights, to 

allow flexibility in growing. All boxes are on casters, allowing different rearrangements of the garden’s 

layout if needed, and they include support structure capability for plants such as tomatoes, cucumbers, 

beans and peas (Uncommon Ground, 2010). 

Use of Earth boxes: Earth boxes reduce the water evaporation rate of the soil and keep  it saturated 

(Gorgolewski,  Komisar  and  Nasr,  2011),  allowing  thus  plants  to  grow  to  their  full  potential 

(Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011) . 

 

Challenges‐ Drawbacks: 

 Re‐support  and  Re‐construction  of  the  building:  The  existing  building  required  additional 

reinforcement (Gorgolewski, Komisar and Nasr, 2011) . 

Farm Installation:  6 tons of soil (City Farmer News, 2008) were transported on the roof. 

Crop Selection: The owner claims that experimenting with the crops will be needed so as to confirm 

what can grow best in rooftop conditions. He will then readjust the restaurant’s needs and menu (City 

Farmer News, 2008). 

Irrigation: For the  irrigation of the boxes, plumbing was brought to the roof.  It was essential that all 

planter boxes would be connected  to a digitally programmable  irrigation  system  so  that  the  risk of 

excessive water or drought would be avoided. This added further financial requirements to the project. 

Page 42: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

42

 

                                                                            6.3 H Y D R O P O N I C S 

6.3.1 Gotham Green, Greenpoint, Brooklyn 

Keywords: hydroponic farm, commercial, high tech farming, controlled environment agriculture 

 

 

Fig. 20: General view of the hydroponic farm, (Gotham Greens, 2011) 

 

Designer: The Founders of the Farm (Viraj Puri, Eric Haley and Jennifer Nelkin). 

Size: 1400 sq. metres 

Height above ground level: On the roof of a former two‐story building. 

Year of completion: 2008 

Construction Costs: Around $2 million for the greenhouse construction (Collins, G., 2011) 

Funded by: The founders of the farm  (Eckel, S., 2011)  

Yield: 100 tons a year (Gotham Greens, 2011). 

Who is involved: 25 people that propagate hand‐pick and hand‐pack the produce (Collins, G. 2011). 

 

 

Page 43: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

43

 

Fig.21: Gotham Greens hydroponic farm on the roof of a two storey building in Brooklyn (The Green Point Gazette, 2008) 

Fig. 22: Gotham Greens vegetables on supermarket  shelves (Tedblog, 2011) 

Aim‐Purpose:   

“To create a local farm that would offer New York chefs and retailers the freshest and highest quality 

culinary ingredients, year‐round, at competitive prices” (Gotham Greens, 2011).

Future Aim:  

To build other rooftop greenhouses all over the city, which will grow more diverse crops  (Eckel, S., 

2011). 

 

Plant selection‐crops:

Butterhead lettuce, red leaf lettuce, tropicana green leaf lettuce, Gourmet Lettuce, medley, basil 

(Sposato J., 2011), arugula, bok choy and Swiss chard  (Eckel, S., 2011).

Activities that take place:

Farming 

Research:  A  part  of  the  project  is  dedicated  to  research  (funded  by  the  New  York  State  Energy 

Research Development Authority) regarding energy efficiency methods of hydroponic food cultivation. 

Monitoring and collection of data take place in order to check and compare the carbon impact and the 

energy use of Hydroponics (Eckel, S., 2011). 

Page 44: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

44

 

Achievements‐Benefits: 

High production and popular demand in the local supermarkets. 

Natural pest Controls  through  the  introduction of parasitic wasps,  lacewings and  ladybugs  (Collins, 

2011) 

Water  Recycling:  Only  700  gallons  used  per  day12 (Collins,2011).Irrigation  water  is  captured  and 

reused (Eckel, S., 2011) Rainwater is also gathered from a giant cistern (Schwartz, A., 2011). 

 

Keys to success: 

Controlled Environment Agriculture13: it provides the best control possible of the environment in the 

greenhouse and creates the most suitable conditions for the growth of plants offering thus very high 

productivity  and  efficiency  (TedBlog,  2011).  The  system  consists  of  a)  sensors  installed  inside  the 

greenhouse  which  measure  the  temperature,  light,  humidity  and  oxygen  b)  a  central  computer 

control system which adjusts the conditions in the greenhouse based to the readings of the sensors14 

and c) a rooftop weather station that monitors wind, rain, temperature, humidity, carbon dioxide and 

light intensity15.  

Proximity to the City: The farm is within distance from the city centre, it avoids the long‐distance and 

the refrigerated food transport16 (Eckel, S., 2011) 

Experienced Staff: Selection of people with the right technological, financial and business know‐how

(GothamGreens, 2011) has contributed to the project’s overall success. 

Social entrepreneurship: Involvement of a team of people with a diversity of skills that can cooperate 

with each other (GothamGreens, 2011). 

12 a 10th of the amount of water  needed in conventional farming (Collins,2011) 13 “a combination of horticultural and engineering techniques, which can be well adapted to the built environment (TedBlog, 

2011) 

14 “when temperature rises, fans and vents are deployed. If  it is very sunny a shade curtain opens and in case of rain the 

vents close automatically (TedBlog, 2011). 

15 This serves to regulate irrigation pumps, greenhouse vents, exhaust fans, gable shutters and shade curtains.(Collins. 2011) 

16 This helps to reduce carbon emissions and air pollution. 

Page 45: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

45

Trials: To decide which greens to grow, the team surveyed their customers and relied on their 

experience of what would grow well. Then, they conducted variety trials with the five vegetables they 

decided and finally settled on one that would do well in the system.(Sposato J., 2011) 

Challenges‐ Drawbacks: 

Energy demanding to achieve the right conditions for the crops. However, the farm is designed to be 

as energy efficient as possible; For cooling, the greenhouse relies mostly on natural ventilation and  

also on fans and for heating, a 59 kilowatt array solar energy system is installed on the roof, which 

feeds a part of the facilities electrical needs (TedBlog, 2011). A radiant water system will be installed in 

the future, so as to heat the greenhouse through water instead of through air. 

Establishment costs: According to the owners, the set up costs are high, but they expect to save 

energy costs in the long run (TedBlog, 2011). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 46: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

46

                                                                 6.4  V E R T I C A L   F A R M I N G  

6.4.1  Nuvege, Kyoto, Japan 

Keywords: highly controlled farming environment, indoor farming 

 

Fig.23: Nuvege Farm Exterior view in Kyoto, Japan (Nuvege, 2011) 

Fig. 24 : Indoor Farming in Nuvege (Nuvege, 2011) 

 

Size: 5300 sq. meters of vertical growing space (Cho, 2011) 

Year of completion:2006 

Construction Costs: not available 

Funded by: Green Green Earth Inc. 

Yield: 6 million lettuces per year   

Employees: Not known 

Aim‐Purpose: Commercial Lettuce production. 

Future Aim: Establishment of branch operations in Asia and the United States. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 47: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

47

Fig.25: Contamination Security measures in Nuvege (Nuvege, 2011) 

Plant Selection‐Crops:  

a range of lettuce varieties (Frill, Moco, Silk, Pleat, Wasabi, Ruttkora and Detroit lettuce) 

Activities that take place:  

Farming 

Achievements‐ Benefits: 

High quality, Bacteria Free and healthier products: all products are organic and pesticide free.  

Increased yield: this is achieved through a “lighting network that increases vegetable growth by 

equalizing light emissions which advance photosynthesis through increased levels of carbon dioxide” 

(Nuvege, 2011). 

Year round Crop production 

Water Saving: it demands 70‐90 % less water than conventional farming.  

Local production: products reach the market  in a day, offering thus to customers the luxury to eat 

them fresh 

Popular Demand: the company sells its products to Subway Chain Markets, Disneyland and the United 

States Army (Nuvege, 2011). 

 

 

Keys to success: 

Fully protected environment, unaffected by weather: food growing takes place indoors, in a building 

sealed and protected from the outside environment. 

 

Challenges: Not available 

 

Page 48: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

48

  

                                                                          7.0 D I S C U S S I O N    SELECTION OF CROPS         The literature review and the case studies show that there is a variety of crops that grow on rooftops and 

inside buildings: Green roof farming has allowed the farmers of Eagle Street rooftop farm to grow salad greens 

and  vegetables.  The  owners  of  the  Uncommon  Ground  Containerised  Farm  grow  herbs,  vegetables  and 

flowers in their containers and provide their products to the restaurant’s kitchen on the ground floor. Gotham 

Greens’ Hydroponic  farm produces an  impressive yield of  leafy vegetables, aromatic salad greens and herbs 

whereas Nuvege Vertical  farm  in  Japan provides  lettuces  to  the  local  supermarkets.  Leafy vegetables,  salad 

greens and herbs seem to thrive in BIA conditions, whether grown in soil or in water. All case studies agree that 

the selection of crops needs further tests and trials on roofs and inside buildings in order to be able to conclude 

which crop varieties perform best in BIA conditions. For example, none of the above projects grows fruits, with 

the  exception  of  strawberries  that  grow  on  Eagle  Street’s  rooftop  farm.  Fruit  trees  have  greater  irrigation 

demands than vegetables (Germain et al., 2008): this will create further challenges for BIA, in terms of building 

load capacity and labour input, which future research will need to examine. 

 

PRODUCTIVITY 

       As  far  as  productivity  is  concerned,  it  is  possible  to  infer  that  Vertical  Farming  and  Hydroponics  in 

greenhouses  (practices  that  take  place  indoors  and  are  unaffected  by  weather  conditions)  are  highly 

productive  systems  that provide  year  round, high  value  cash, organic  crops: 6 million  lettuces per  year  for 

Nuvege Vertical Farm and 100 tons of vegetables for Gotham Greens’ Hydroponic Farm are the proof. Green 

Roof Agriculture and Containerised Farming (practices that take place outdoors and their productivity depends 

on weather conditions) are also successful, though their annual yield is lower: 30 tons of vegetable crops per 

year for Eagle Street Rooftop farm and just a sufficient food production for Uncommon Ground’s Containerised 

farm to cover the needs of its restaurant.  

      In soil‐based methods, productivity is increased through the implementation of techniques such as compost 

making  and  mulching  or  through  involving  other  living  organisms  in  the  process  (earthworms,  bees  and 

humans). In water‐based methods, on the other hand, productivity is regulated through automated procedures.  

Page 49: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

49

       As previously said, it needs to be stressed that all case studies in this paper refer to practices that occupy 

different  sizes of  space: Nuvege  farm  in  Japan uses  5300sq.m.  for Vertical  growing, whereas  Eagle  Street’s 

Green Roof occupies only 557sq.m. of space. Besides, they are established in different countries of the world, 

in  different  climatic  conditions:  thus  their  annual  yield  is  expected  to  vary.  Further  study  on  the  topic  of 

productivity of BIA  is therefore recommended:  it will be very useful  in the future to set up an experiment  in 

order to test the productivity of all these methods, setting the same conditions and parameters for the projects 

(space size, geographical location). 

       The second question in this research regarded to the benefits that each BIA method offers to the areas of 

a) Built, b) Natural and c) Human environment. Table 3 (next page) provides analytical  information on this 

topic,  it gives general overview of all BIA methods and  it aims to categorise  information sourced  from the 

literature review and case studies. To be more specific: 

 

GREEN ROOF AGRICULTURE: 

       Green Roof Agriculture offers a range of benefits. As far as the Built environment is concerned, it provides 

thermal and acoustic insulation to the building structure, it improves the microclimate and it extends the life of 

the roof, while “softening” the view of the city (Livingroofs, 2011).  

       As  far  as  the Natural  environment  is  concerned,  it  creates  an  ecosystem  in which  all  living organisms 

contribute to the natural renewal of nutrients of the growing medium: for example,  in Eagle Street farm the 

soil quality  is enhanced by the help of earthworms while bees from the apiary pollinate the crops. Therefore, 

biodiversity is enhanced. 

        It is interesting to note the benefits that Green Roof Agriculture offers to people (Human Environment). 

From a Social perspective,  it offers a variety of activities  (educational and recreational) that take place along 

with  farming.  It  also  motivates  people  to  take  part  in  the  farming  process  (community  involvement). 

Community  involvement  is a very  important benefit of Green Roof Agriculture, because  it can strengthen the 

relations between the members of a group (Ohmer et. al.,2009) by offering them the opportunity to cooperate 

in order to achieve a common goal. Moreover, community involvement can be beneficial for the project itself: 

In Eagle Street  farm,  for example,  it contributed  to the project’s overall success. Volunteers,  interns and  the 

employers of the rooftop farm cooperated for the overall management of the project and helped for the farm’s 

maintenance.  

Page 50: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

50

  

 

 

 

Page 51: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

51

 

 

 

 

Page 52: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

52

      As  far  as Health  benefits  are  concerned,  it  is widely  known  that  home  gardening  is  used  as  a  “tool  to 

alleviate physical and mental disabilities”  (Shieh et al., 2008: 23). With  this  in mind, Green Roof  farming can 

also “aid people’s mental and physical health” through their connection with the soil and observation of nature 

(Raske, 2010).  

       In terms of financial benefits, farming on Green Roofs can reduce  i) the heating and cooling costs of the 

building  structure,  ii)  the  drainage  costs  and  finally  iii)  the  roof  protection  costs  “through  the  reuse  of 

secondary aggregates”(Livingroofs, 2011).  In  terms of  set up  costs, as  the  case  studies  showed, Green Roof 

agriculture is less expensive, compared to water‐based practices ($1070 per sq.m for the set up of Eagle street 

Green  roof  farm  as  opposed  to  $1428  per  sq.m  for  the  establishment  of  Gotham  Greens  hydroponic 

greenhouse). Green roof farming can further limit down the set up costs by making use of recycled materials: 

for example, materials found on site can be used for the construction of the windbreakers or the rain collectors 

etc. A great challenge of Green roof farming is the irrigation cost, which according to the literature review can 

be reduced by storing water in rain barrels. 

       Finally,  in terms of  labour  input, Green roof Agriculture  is an  intensive practice which requires a team of 

people to undertake tasks on a regular basis (Eagle Street farm case study). An advantage, however, is that it 

does  not demand  experienced  or  professionally  trained  staff,  as  opposed  to water‐based  farming methods 

which require farmers with an excellent knowledge of the farming techniques. 

 

CONTAINERISED FARMING: 

        Similar  to Green Roof Agriculture, Containerised  farming offers  a  range of benefits. As  far  as  the Built 

environment  is concerned, neither the  literature review, nor the case studies mention any benefits regarding 

the protection of  the building structure.  In  terms of aesthetics,  the case study of Uncommon Ground shows 

that design and  farming can be compatible and  that aesthetically pleasing design solutions can be achieved, 

even with containers.  

       The benefits  to  the Natural and Human environment are equivalent  to Green Roof agriculture with  the 

exception of the set up costs that are generally the lowest of all BIA methods: only $646 per sq.m are spent for 

the establishment of Uncommon Ground’s container farm. 

 

 

Page 53: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

53

HYDROPONICS:       

        Hydroponics  is an  interesting case  in which crop yield  is at  its maximum, yet the range of benefits that  it 

offers    are  limited.  As  far  as  the  Built  environment  is  concerned,  the  existing  literature  does  not  provide 

information  regarding  the  impacts  that  the  construction  of  greenhouses  has  on  buildings  and  on  the 

microclimate.  In terms of aesthetics, greenhouses do not constitute an aesthetic building element, thus their 

contribution in improving a city’s skyline is argued. Architects and urban planners will have an important role in 

evaluating the potential of Hydroponics as systems that can be incorporated into the built environment.  

      As  far  as  the  Natural  environment  is  concerned,  Hydroponics  does  not  interact  with  the  outdoor 

environment. As Roberto  supports,  the  success of Hydroponics  relies on  “the  ideal  growing  conditions of  a 

sterile environment” (Roberto, 2000:8).The entire system is based on controlled environment agriculture, with 

sensors  and  computers  established  inside  the  greenhouse  and  does  not  rely  on  the  performance  of  an 

ecosystem for the crop production.  

       As  far  as  the  Human  environment  is  concerned:  The  role  of  humans  in  Hydroponics  is  to  control  the 

growing conditions and not to assist in the system. Thus, farmers involved in Hydroponics must be well trained 

and skilled  in order to contribute  in the procedure. As the  literature review revealed, failure due to mistakes 

can damage the crop: this can probably explain the lack of community involvement and integration of uses (in 

Gotham Greens for example, only farming and research activities take place). 

       In terms of financial benefits: hydroponic systems produce high yields and prevent loses of nutrients, but 

demand higher  investments, since they rely on the  implementation of high technology  in order to create the 

ideal growing conditions for the crops. As previously mentioned, Gotham Greens, required $1428 per sq. meter 

for  the  establishment of  their  system‐  a  very high  investment  compared  to  the  investments of Green Roof 

agriculture and containerised farming. The energy costs for the heating and cooling of the greenhouse and for 

the entire building structure are not mentioned in the literature or in the case study of Gotham Greens: this is 

another issue that research should examine in the future.     

       Finally, Labour input is lower in Hydroponics, as all tasks are automated. However, experienced and highly 

skilled staff is more than essential. 

 

 

 

Page 54: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

54

VERTICAL FARMING: 

       An  issue  that emerges  from  the case studies and  the  literature  review  is  that  the majority of books and 

articles praise  the  idea of vertical  farming and of constructing new buildings  in order  to grow  food  in cities. 

They do not further question the impact that vertical farming may have on the built environment. Nelkin and 

Caplow  (2008)  stress  the  fact  that urbanization as well as  financial  costs of delivering power and water are 

increasing.  It seems  thus  logical  to question how much space  there  is actually available  in cities to construct 

new  building  complexes  and  how much  of  natural  resources  are  available  in  order  for  vertical  farming  to 

become a reality. Another issue that arises is the disconnection of people from nature. Barker (2007) supports 

that  the  lack of  connection of  societies  to nature  is a well  recognised problem and  steps are needed  to be 

taken  .With this  in mind,  it would be rational to question the possibility of using the remaining free space of 

cities to erect buildings as opposed to creating additional green spaces. 

       As far as the natural environment is concerned, on the one hand, the concept of vertical farming supports 

the creation of  zero energy buildings. On  the other hand,  this needs  further  research  in order  to become a 

reality: Despommier also admits this when he claims that “Vertical farms are likely to be experimental projects”. 

Besides, nature is not integrating with the growing process of plants in vertical farms: it is all about technology 

inside buildings, thus ecosystem creation is absent.  

       As far as the Human environment  is concerned, vertical farming does not encourage  integration of uses, 

unless  additional  buildings  are  constructed  next  to  the  farms,  that  can  accommodate  educational  or 

recreational activities. Community involvement is an impossible task: the conditions inside the building do not 

allow the  involvement of non trained staff. Moreover,  in order to prevent contamination, measurements are 

strict: all equipment must be disinfected and the staff must wear uniforms. One  issue that emerges from the 

case study of Nuvege farm is linked to the impact of vertical farms to human health: a practice that is created 

only for maximum plant growth purposes, is it likely to provide a suitable environment to the people that will 

be, for example, exposed to artificial light or to limited natural light? Largo‐Wight (2011) supports that natural 

light  plays  an  important  health  focus.  Grimaldi  et.  al  (2008)  further  support  that  shortage  of  exposure  to 

daylight is associated with mental ill‐being. More research is needed in the above field in order to investigate 

the impact that vertical farming would have to people’s well‐being. 

       In terms of  financial benefits, vertical  farming produces an optimum annual yield, however, set up costs 

are estimated as the highest of all four BIA methods This is of no wonder if one thinks of the high technology 

Page 55: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

55

that needs  to be  implemented  in order  to create  the  ideal growing conditions  for  the crops  indoors. A  final 

issue  that  emerges  from Vertical  farming  is whether humans  should  rely  completely on  technology  for  the 

production of their food, and what the financial loss would be in case technology fails‐ even for simple external 

reasons such as electricity shortage.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 56: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

56

                                                                 8.0 C O N C L U S I O N S 

     

     From the above, it is possible to conclude that there is a variety of crops that grow on rooftops and inside 

buildings: from herbs to salad greens and  leafy vegetables. Water based practices (Hydroponics and Vertical 

farming)  provide  high  annual  yield  of  high  cash  value,  specialty  crops.  Soil  based  practices  (Green  Roof 

agriculture and Containerised  farming) provide satisfactory yields, but crops are always subject  to potential 

failure due to weather conditions. Literature review and case studies agree that further research and trials are 

needed for all methods in order to clarify which crops thrive in BIA conditions.  

    Soil‐based  methods  have  more  benefits  to  offer  over  water‐based  farming  methods:  they  form  an 

ecosystem  in which all organisms  interact with their physical environment, providing opportunities to people 

for recreation, education and connection with nature. They assist  in making them feel a part of a community 

through their  involvement  in the project, they allow them to make mistakes and  learn, to experiment and to 

improve  their  physical  and mental  health.  In  terms  of  aesthetics,  Green  Roofs  and  containerised  farming 

improve the views of the built environment. At the same time, Green Roofs offer the benefit of insulating the 

building, reducing its energy costs ‐ a benefit that containerised farming does not offer. Although both systems 

demand higher labour input compared to water‐based methods, they allow the involvement of inexperienced 

people in the project: volunteers and trainees can contribute and help to achieve a successful result. 

   On  the other hand, water‐based  systems have  the capacity  to produce higher yields  , excluding however, 

people  and  the  environment  from  the overall procedure: people only  facilitate  the production  through  the 

computerised  control  of  the  growing  conditions  and  they  are  not  further  involved  in  the  farming  process. 

Hydroponics  and  vertical  farming  are more  demanding  in  terms  of  set  up  costs,  which  according  to  the 

literature review may be compensated  in the  long run. Although they are completely unaffected by weather 

conditions, failure can also exist due to human mistakes, for example due to contamination of water which can 

damage  the  crop.  In  terms  of  aesthetics  none  of  these  two methods  contributes  aesthetically  in  the  built 

environment. Vertical farming needs extra space  in the urban grid, as new building structures will need to be 

erected:  this  is  an  important  issue  to  investigate, because  lack of  space  is  already  a  current  issue  in  cities. 

Finally, as opposed to soil‐based systems, Hydroponics and Vertical farming do not improve the quality of our 

natural environment. Their concern is not to put further strain on it, by using organic farming methods and by 

collecting and storing energy. 

Page 57: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

57

       There  is a variety of  issues that  future research should examine. As  far as hydroponics  is concerned,  it  is 

essential to investigate how greenhouses on rooftops will affect the image of our cities and how this would add 

further challenges regarding the energy costs of the buildings that accommodate the farms. Issues that emerge 

from Vertical farming are related to many aspects including ethical issues: Firstly, it needs to be examined how 

the  idea of  a  zero‐energy building  can be  achieved.  Secondly,  it  is necessary  to  investigate whether  relying 

completely  on  technology  for  food  production  is  advisable.  Thirdly,  it  needs  to  be  examined whether  the 

expenses  for  the  establishment  of  high‐tech  systems  can  offer  benefits  in  the  long  run.  Fourthly,  research 

should  examine  the  impacts  that  vertical  farms will have on  the well‐being of people  and whether  vertical 

farming is socially sustainable practice. 

       To sum up,  it  is possible to  infer that soil‐based BIA systems have more benefits and potential for future 

implementation  in cities, even  though  their productivity  is  lower‐ compared  to water‐based methods. Green 

roof  agriculture  seems  the most  promising  practice  that  offers  benefits  to  nature,  buildings  and  humans, 

making them feel a part of an ecosystem.   An  important  issue to keep  in mind  is whether food production  in 

cities is a goal to achieve per se, or planners and designers are interested in incorporating it into the ecosystem 

and hence in people’s lives. Further investigation to the above questions would assist research and technology 

to progress in the field of BIA and to implement it extensively in cities. 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 58: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

58

9.0 R E F E R E N C E S  

 

Architectural Design, (2005), Special issue on Food and the City, Franck K. (ed.) May, 75 (3)  Astee, L.Y and Kishnani, N. (2010) Building Integrated Agriculture. Utilising rooftops for Sustainable Food Crop  Cultivation in Singapore. Journal of Green Building, 5(2), 105‐113       Barker, S. (2007) Reconnecting with nature;  learning from the media. Journal of Biological Education  , 41 (4): 147‐149  Boivin, M.A., Lamry, M.P., Gosselin, A. and Dansereau, B. (2001) Effect of artificial substrate depth on freezing injury of six herbaceous perennials grown in a green roof system. HortTechnology. 11:409‐412  British Council for Offices (2003) Green Roofs; Research Advice Note. London: British Council for Offices  

Cho, R. (2011) Vertical Farms: From Vision to Reality Available online at: 

http://blogs.ei.columbia.edu/2011/10/13/vertical‐farms‐from‐vision‐to‐reality/[Accessed: 20.10.2011]  Collins,G.(2011)  Want  Fresher  Produce?  Leave  Dirt  Behind.  Available  online  at <http://www.nytimes.com/2011/08/03/dining/hydroponic‐produce‐gains‐fans‐and flavor.html?_r=1&pagewanted=all> [Accessed: 04.10.2011] 

 Corrigan, M.P  (2011) Growing what you eat: Developing community gardens  in Baltimore, Maryland, Applied Geography, 31, 1232‐1241    Despommier, D. (2010 (a)) The vertical farm: controlled environment agriculture carried out in tall buildings would create greater food safety and security for large urban populations, Journal of Consumer Protection and Food Safety, 6:233–236  Despommier, D. (2010 (b)) The vertical Farm: Feeding the world in the 21st Century, New York: St.Martin’s Press  

Deveza, K. and Holmer, R. (2002) Container Gardening – A Way of Growing Vegetables in the City. Paper presented at the Urban Vegetable Gardening Seminar. Cagayan de Oro City, Philippines: Sundayag Sa Amihanang Mindanao Trade Expo. URL [Accessed: 19.05.2010] 

 

Devries, J. (2003), Hydroponics, pp. 103‐114, in C. Beytes (Ed.), Ball Redbook: Greenhouses and Equipment, Vol.1, 17ed., Illinois: Ball Publishing 

 

De Zeeuw, H. ,Van Veenhuizen, R. and Dubbeling, M. (2011) The role of Urban Agriculture in building resilient cities in developing countries, Journal of Agricultural Science, pp; 1‐11  Available online at; https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=1rF5fVx4UHZoKCx6ewTv0VZsESCwL7lv7Qb7EUyGMx8BmYUKq8M_OkWRQQlUx&hl=en_US [Accessed: 19.05.2010] 

 

Drechsel P. and Dongus S. (2010) Dynamics and sustainability of urban agriculture; examples from sub‐Saharan Africa, Sustainability Science, 5; 69‐78    Dunnett, N. and Clayden, A. (2007) The stormwater chain. In: Mumford, A. ed. (2007). Rain Gardens. Managing water sustainably in the garden and designed landscape. Portland:Timber Press. Ch.2  Dunnett N. and Kingsbury, N.(2004) Planting Green Roofs and Living Walls, Portland, OR : Timber Press, Inc.,  

Page 59: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

59

Durhman , A.,  Rowe, D.B,  Ebert‐May, D. and Rugh, D.L  (2004) Evaluation of crassulacean species on extensive green roofs. Paper presented at the Second Annual Greening Rooftops for Sustainable Communities Conference, Awards and Trade Show; 2–4 June 2004, Portland, Oregon. .  Earth Pledge Green Roofs Iniative (2005) Green Roofs. Ecological Design and Construction. Surrey: Shiffer Books  Eckel, S. (2011) Rooftop farms sprouting in Brooklyn. Urban pioneers cater to restaurants and markets. Available online at; <http://www.crainsnewyork.com/article/20110828/REAL_ESTATE/308289984> [Accessed at 4 October 2011] 

 

Erdmann, R.A.M (2011) Container Farming: Organic food production in the slums of Mexico City [online] Available at: 

<http://journeytoforever.org/garden_con‐mexico.html>[Accessed 12 September 2011 ]. 

 Foss, J., Quesnel,A. and Danielsson,N. (2011) Sustainable Rooftop Agriculture:”A strategic guide for city implementation” [online] Available at: http://metrohippie.com/sustainable‐rooftop‐agriculture‐guide/[Accessed 12 September 2011 ]. 

 

Foundation for Local Food Initiatives (2002) The Local Food Sector: Its Size and Potential (Bristol, Foundation for 

Local Food Initiatives) _http://www.localfood.org.uk/flair/flair‐report‐Apr‐02.pdf 

 

Germain et. al (2008) Guide to setting up Your Own Edible Rooftop Garden.[pdf] Montreal: Alternatives and the Rooftop Garden Project. Available at: http://rooftopgardens.ca/files/howto_EN_FINAL_lowres.pdf  [Accessed: 21.09.2011] 

 

Gorgolewski, M., Komisar, J. and Nasr, J., (2011) Carrot City: Creating places for urban agriculture, New York: The Monacelli Press 

 

Graff, G., (2009) A greener revolution: An argument for vertical farming, Plan Canada, 49 (2); 49‐51 

 

Grewal S. S. and Grewal S. P., (2011) Can cities become self‐reliant in food? Cities, 29 (1); 1‐10  

 

Grimaldi, S., Partonen, T., Saarni, S.I, Aromaa, A. and Lonnquist, J. (2008) Indoors illumination and seasonal changes in mood and behaviour are associated with the health related quality of life, Health and Quality of Life Outcomes, 6; art. no 56 

 

Heinze, W. (1985). Results of an experiment on extensive growth of vegetation on roofs. Rasen Grünflachen Begrünungen. 16: ( 3): 80‐88 

 

Hines, C. (2000) Localization: A Global Manifesto, London: Earthscan 

 

Jacobsen, P. (2003), insect screens, pp.201‐205, in C.Beytes (Ed.), Ball Redbook: Greenhouse and Equipment, Vol. 1, 17th ed., Illinois: Ball Publishing 

 

Jensen, M.N. (1997) Hydroponics, HortSci, 32 (6); 1018‐1021 

Page 60: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

60

 

Jones, J.B., (2005) Hydroponics: a practical guide for the soilless grower. 2nd ed. USA: CRC Press 

 

Kail‐Vinish, P., (2010) Research Report on the Potential for Rooftop Food Production in Toronto, Available online at; 

http://urbangrowers.files.wordpress.com/2010/10/rooftop‐food‐production‐research‐report‐penny‐kaill‐vinish‐april‐2010.pdf [Accessed: 21.09.2011] 

 

Kennedy, G., Nantel, G. and Shetty, P., (2004) Globalization of food systems in developing countries: impact on food security and nutrition. FAO food and nutrition paper 83; 1‐300 

Köhler, M. (2003) Plant survival research and biodiversity: Lessons from Europe. Paper presented at the First Annual Greening Rooftops for Sustainable Communities Conference, Awards and Trade Show; 20–30 May 2003, Chicago 

 

Komisar, J., Nasr J. and Gorgolewski M., (2009) Designing for food and agriculture; Recent explorations at Ryerson University, Open House International, 34(2); 61‐70  

 

Kortright, R., (2001)  Evaluating the potential of green roof agriculture: a demonstration project. MA Thesis, Trent University   Kosareo, L. and  Ries R. (2007), Comparative environmental life cycle assessment of green roofs. Building and Environment,  42: 2606–2613.  Kremer, P. and DeLiberty, T.L., (2011) Local food practices and growing potential: Mapping the case of Philadelphia, Applied Geography, 31 (4); 1252‐1261  Lang, T. (1999) Local sustainability in a sea of globalisation? The case of food policy, in: M. Kenny & J. Meadowcroft (Eds) Planning Sustainability ,London: Routledge  Largo‐Wight, E. (2011) Cultivating healthy places and communities; Evidense based nature contact recommendations, International Journal of Environmental Health Research, 21(1); 41‐61   Lowitt P. and Peck S., (2008) Planning for rooftops. The benefits of green roof infrastructure. Planning Advisory Service Memo, March/April issue 

Lyson, T.A (2004) Civic agriculture: Reconnecting farm, food, and community, Medford: Tufts University Press  MacDonald, L., (2008) Potential for Agriculture in combination with native plants on extensive green roofs. MA Thesis, University of Michigan  Mentens, J., Raes, D. and Hermy, M. (2005) Green roofs as a tool for solving the rainwater runoff problem in the urbanized 21st century? Landscape and Urban Planning. 77: 21‐226  Monterusso, M.A. , Rowe, D.B. and Rugh, C.L. (2005) Establishment and persistence of Sedum spp. and native taxa for green roof applications. HortScience. 40: 391‐396  Moran, A., Hunt, B.  and Smith, J. (2005) Hydrologic and water quality performance from greenroofs in Goldsboro and Raleigh, North Carolina. Paper presented at the Third Annual Greening Rooftops for Sustainable Communities Conference, Awards and Trade Show; 4–6 May 2005, Washington, DC.   

Page 61: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

61

Mougeot, L. (1999) Urban agriculture: Definition, Presence, Potentials and Risks, and Policy Challenges. Paper presented to the International Workshop "Growing Cities, Growing Food", October 11‐15 1999, Havana, Cuba 

 

Murray, S., (2010) Highly productive, Financial Times, 24 Apr 1b  

 

Nairn, M. and Vitiello, D., (2009) Lush lots: Everyday urban agriculture ‐ From community gardening to community food security, Harvard Design Magazine (31); 94‐100 

 Nelkin, J. and Caplow, T., (2008) Sustainable controlled environment agriculture for urban areas, Acta Horticulturae, 801 (part 1); 449‐455     Nichol, L. (2003) Local food production:Some implications for planning, Planning Theory and Practice, 4(4): 409‐427  Nickols, M. (2002) Aeroponics: production systems and research tools, The Growing Edge, 13 (5): 30‐35  Nowak, M., (2004), Urban Agriculture on the Rooftop. MA Thesis, Cornwell University     

  

 Oberndorfer, E., Lundholm, J., Bass, B., Coffman, R.R., Doshi, H., Dunnett, N., Gaffin, S., Rowe, B. (2007), Green Roofs as Urban ecosystems; ecological structures, Functions, and Services, Bioscience, 57 (10); 823‐833    

 

Ohmer, M.L., Meadowcroft, P., Free, K. and Lewis, E. (2009) Community gardening and community development: individual, social and community benefits of a community conservation program, Journal of Community Practice, 17 (4); 377‐399 

  

Proefrock, P. and Green, H. (2009) Let’s make this clear: Vertical Farms don’t make sense [online] Available at: <http://www.ecogeek.org/agriculture/2984‐lets‐make‐this‐clear‐vertical‐farms‐dont‐make‐sens>[Accessed  10 October 2011 ]  

Raske, M. (2010) Nursing home quality of life: study of an enabling garden, Journal of Gerontological Social Work, 53 (4); 336‐351              

 Richards, D.(2011) RISC Roof Garden Open Days, [Site Visit to RISC] (Personal communication, 3 July 2011)  Reading International Solidarity Centre (RISC), (2011), Roof Structure [leaflet] July 2011  Roberto, K.F., (2000) How‐To Hydroponics, 3rd ed. New York: Future Garden Inc. 

Rowe, D.B., (2011) Green roofs as a means of pollution abatement, Environmental Pollution, 159; 2100‐2110   

 

Rowe, D.B, Monterusso, M.A and Rugh, C.L. (2006), Assessment of heat‐expanded slate and fertility requirements in green roof substrates. HortTechnology,  16 : 471–477.  

 

Rosenzweig, C., Solecki, W., Parshall, L., Gaffin, S., Lynn, B., Goldberg, R., Cox, J., Hodges, S., (2006) Mitigating New York City's heat island with urban forestry, living roofs, and light surfaces. In: Proceedings of Sixth Symposium on the Urban Environment, Jan 30–Feb 2, Atlanta, GA.http://amsconfex.com/ams/pdfpapers/103341.pdf. 

 

Page 62: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

62

Sailor, D.J. (2008) A green roof model for building energy simulation programs. Energy and Buildings, 40: 1466–1478 

 

Satterthwaite, D., MacGranaham, G. and Tacoli, C., (2010) Urbanization and its implications for food and farming. Philosophical Transactions of the Royal Society, 365 (1554): 2809‐2820 

 

Schwartz, A., (2011) Gotham Greens Building First Hydroponic Rooftop Farm in NYC, Available online at; < http://www.fastcompany.com/blog/ariel‐schwartz/sustainability/gotham‐greens‐building‐first‐hydroponic‐rooftop‐farm‐nyc> [Accessed: 04.10.2011] 

 

Shieh,S., Pollard, C. and Palada, M.C. (2008) Developing a horticulture therapy garden for vocational training in Taiwan, Acta Horticulturae, 775:23‐30 

 

Shoenstein, G.P. (2001), Hope through the Hydroponics, The Growing Edge, 13 (2): 69‐79 

 

Smit J. and Nasr J. (1992) Urban agriculture for sustainable cities; using wastes and idle land and water bodies as resources, Environment and Urbanization, 4 (2); 141‐152   

 

Sonnino R., (2009) Feeding the City; Towards a New research and Planning Agenda, International planning Studies, 14; 425‐435   Sposato J., (2011) Gotham Greens Guide to Green. Available online at; <http://www.greenpointnews.com/news/3652/gotham‐greens‐guide‐to‐greens> [Accessed: 04.10.2011] 

United Nations. 2008 World urbanization prospects: the 2007 revision, CD‐ROM edition. New York, NY: United Nations Department of Economic and Social Affairs, Population Division 

 

Van Patten, G.F. (2008) Gardening indoors with Soil and Hydroponics, Van Patten Publishing 

 

Van Renterghem, T. and Botteldooren, D. (2009) Reducing the acoustical facade load from road traffic with green roofs.Building and Environment, 44 :1081–1087 

 

Velazquez, L. S. (2005), Organic greenroof architecture: Sustainable design for the new millennium. Environmental Quality Management, 14: 73–85.    

 

Viljoen,A., Bohn, K. and Howe, J. (2005), Continuous Productive Urban Landscapes. Burlington MA: Architectural Press 

 

Wigriarajah, K. (1995) Mineral nutrition in plants, pp.193‐222, in M. Pessarakli (Ed.) Handbook of plant and crop Physiology, New York: Marcel Dekker 

 

Wiley j. and Sons Ltd., (2007), Urban American landscape (Designed Landscape creating outdoor public space), Architectural Design, 186; 36‐47     

Page 63: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

63

Williams N., Rayner J.P and Raynor K.J (2010) Green roofs for a wide brown land; opportunities and barriers for rooftop greening in Australia, Urban Forestry & Urban Greening, 9, 245‐251         

 Zezza  A. and Tasciotti L., (2010) Urban agriculture, poverty, and food security: Empirical evidence from a sample of developing countries, Food Policy, 35, 265–273 

  Websites 

City Farmer (2000) Urban Agriculture ‐ Justification and Planning Guidelines [online] Available at: http://www.cityfarmer.org/uajustification.html [Accessed 05 September 2011 ] 

City Farmer News (2008) Restaurant opens 2,500‐square foot Organic Rooftop Farm – first to be Certified Organic in the USA [online] Available at: http://www.cityfarmer.info/?s=uncommon+ground[Accessed 05 September 2011 ] 

 Eagle Street Rooftop Farm (2010) Farm Fact Sheet [online] Available at: http://rooftopfarms.org/wp‐content/uploads/2010/01/EagleStreetRooftopFarmFactSheet2010.pdf [Accessed 05 September 2011 ] 

Gotham Greens (2011) Gotham Greens’ first greenhouse facility, located on a rooftop in Greenpoint, Brookyn, will begin harvesting in June 2011. [online] Available at: http://gothamgreens.com/our‐farm/ [Accessed 05 September 2011 ] 

LivingRoofs (2011) Introduction to Green Roof Benefits [online] Available at: http://livingroofs.org/2010030565/green‐roof‐benefits/greenroof‐benefits.html [Accessed 19 July 2011 ]  NDTV, (2009) New York City Rooftop Farm [video] Available at: http://www.youtube.com/watch?v=t3mLPy0ttqc> [Accessed 09 August 2011 ]  

Nuvege (2011) What is a “Vertical Farming Environment?” [online] Available at: http://nuvege.com/about3.html[Accessed 19 October 2011 ]. 

 

TedBlog (2011) Fellows Friday with Viraj Puri [online] Available at: http://blog.ted.com/2011/07/01/fellows‐friday‐with‐viraj‐puri/[Accessed 09 August 2011 ] 

 Technology for the poor (Not Known) Urban Agriculture: a guide to container gardens [online] Available at: 

<http://www.technologyforthepoor.com/UrbanAgriculture/Garden.htm> [Accessed 10 October 2011 ].  

 The Economist (2010) Vertical farming: Does it really stack up? [online] Available at: http://www.economist.com/node/17647627 [Accessed 10 October 2011 ].  

 The  Greenpoint  Gazette  (2011)  Gotham  Greens’  Guide  to  Greens  [online]  Available  at: http://www.greenpointnews.com/news/3652/gotham‐greens‐guide‐to‐greens [Accessed 10 October 2011 ]. 

 The  Vertical  Farm  (2011)  The  vertical  farm:  Learn  more  [online]  Available  at: <http://www.verticalfarm.com/more>[Accessed 10 October 2011 ]  Uncommon Ground (2010) Rooftop Farm resources [online] Available at: <http://www.uncommonground.com/pages/roof_top_farm_resources/151.php > [Accessed 12 August 2011 ]  

Page 64: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

64

Urban  Farm  Online  (2011)  Eagle  Street  Rooftop  Farm  [online]  Available  at: http://www.urbanfarmonline.com/community‐building‐and‐resources/urban‐farm‐bloggers/urban‐farmer‐judy‐hausman/eagle‐street‐rooftop‐farm.aspx [Accessed 09 August 2011 ] 

Yelp (2004) Eagle Street rooftop farm [online] Available at: 

http://www.yelp.com/biz_photos/x_I__ctT3nwQUij9wEMySw?select=jR_g9P5_0oJUqoeIPjDLtA  [Accessed  09 August 2011 ] 

  

                                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 65: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

65

                                                           1 0. P H O T O     C R E D I T S 

 

Fig.1: RISC, 2011 Cross section of RISC’s Green Roof. [Illustration](Reading International Solidarity Centre leaflet) 

Fig.2: Bakratsa, E., 2011. Green Cones can be used to compost kitchen waste on RISC’s Green Roof.  [photograph] 

Fig.3:  Bakratsa,  E.,  2011.  Fencing made  of  coppiced  hazel  is  used  on  RISC’s  Green  Roof  as  a windbreaker. 

[photograph] 

Fig.4: Unknown, 2011. Rain barrels and water butts can be used in order to save water for irrigation of crops.  

[electronic  print]  Available  at:  http://www.crocus.co.uk/product/harcostar‐child‐safe‐water‐butt‐227‐

litre/classid.200980/ [Accessed 18 November 2011]. 

Fig.5: Collage of photos sourced from Gorgolewski, Komisar and Nasr,(2011) A variety of containers that can be 

used for food growing purposes [photograph] 

Fig.6: Unknown,  2011.  The  Earth  Box.  [online  image]  Available  at:

http://www.cultivatingconscience.com/2011/03/earthbox‐diy/ [Accessed 18 November 2011].

Fig.7:  Unknown,  2009.  The  Hydroponics  cycle  [online  image].  Available  at:  http:// 

www.indoor_garden_online.com/section/hydroponic_garden [Accessed 18 November 2011]. 

Fig.8:  Unknown,  2010.  The  Aqua‐ponics  cycle  [online  image].  Available  at: 

http://www.prweb.com/releases/2010/05/prweb3803954.htm [Accessed 18 November 2011]. 

Fig.9:  Unknown,  2006.    The  Aero‐ponics  cycle  [online  image].  Available  at: 

http://www.biocontrols.com/aero17htm#HOW_DOES_IT_WORK [Accessed 18 November 2011]. 

Fig.10:  : Dan  Albert/Weber  Thompson  in  Despommier,  2010  (b):146‐147.  The  Vertical  Farm‐Water  System 

[illustration] 

Fig.11: Dan Albert/Weber  Thompson  in Despommier,  2010  (b)  :146‐147.  The Vertical  Farm‐  Energy  System 

[illustration] 

Fig.12: Nyerges S., 2011. General overview of the plots in Eagle Street rooftop Farm [photograph] 

Fig.13:  Nyerges S., 2011. General overview of the plots in Eagle Street rooftop Farm [photograph] 

Fig.14: Nyerges S., 2011. Tasks that take place on the roof: watering [photograph] 

Fig.15: Nyerges S., 2011. Tasks that take place on the roof: planting [photograph] 

Page 66: Building Integrated Agriculture (BIA)

 

66

Fig.16: Stewart S., 2008. Helen Cameron inspects the vegetables growing on the roof of her restaurant. [online 

image].  Available  at:  http://www.cityfarmer.info/2008/12/28/restaurant‐opens‐2500‐square‐foot‐organic‐

rooftop‐farm‐first‐to‐be‐certified‐organic‐in‐the‐usa/ [Accessed 20 October 2011]. 

Fig.17: Cameron, M., 2011. General overview of the containerised farm above the restaurant [photograph] 

Fig.18: Cameron, M., 2011. Access to the roof is made through an external staircase [photograph] 

Fig.19: Cameron, M., 2011. The planters on the roof [photograph] 

Fig.20:  Unknown,  2011.  General  view  of  the  Hydroponic  Farm  [online  image]  Available  at:

http://gothamgreens.com/our‐philosophy/ [Accessed 15 September 2011]. 

Fig.21:  Unknown,  2008.Gotham Greens’ Hydroponic  Farm  on  the  roof  of  a  two  storey  building  in  Brooklyn 

[online  image]  Available  at: http://www.greenpointnews.com/news/3652/gotham‐greens‐guide‐to‐greens 

[Accessed 15 September 2011]. 

Fig.22:  Unknown,  2011.  Gotham  Greens’  vegetables  on  supermarket’s  shelves  [online  image]  Available  at: 

http://blog.ted.com/2011/07/01/fellows‐friday‐with‐viraj‐puri/. [Accessed 15 September 2011]. 

Fig.23:  Unknown,  2011.  Nuvege  Vertical  Farm  Exterior  view  in  Kyoto,  Japan [online  image]  Available  at: 

http://nuvege.com/gallery.html. [Accessed 20 November 2011]. 

Fig.24:  Unknown,  2011.  Indoor  Vertical  Farming  in  Nuvege [online  image]  Available  at: 

http://nuvege.com/gallery.html. [Accessed 20November 2011]. 

Fig.25:  Unknown,  2011.  Contamination  Security  measures  in  Nuvege  [online  image]  Available  at:

http://nuvege.com/about2.html. [Accessed 20November 2011].