Secondo le previsioni del Rapporto FAO del 2015, nei prossimi dieci anni servirebbe un incremento della produzione agricola pari al 60% per soddisfare l’accresciuta domanda di cibo della popolazione mondiale .

Purtroppo le stime di crescita più ottimistiche sono comprese tra il 10 e il 25 per cento, mentre gli analisti che considerano i cambiamenti climatici pensano addirittura ad un calo di produzione superiore al 10 per cento.  Se si considera poi che l’80 per cento dei terreni arabili è già  utilizzato, si comprende come occorra sviluppare altre tecniche naturali di coltivazione, che evitino il ricorso massiccio ai prodotti  OGM.
Una delle tecniche che si sta cercando di sviluppare è quella della coltivazione idroponica e della sua variante  aeroponica

I primi esempi di coltivazione senza terra risalgono ai giardini pensili di Babilonia e ai giardini galleggianti degli Aztechi del Messico.  Bisognerà poi attendere nel 1627 Francis Bacon, che con il suo libro  Sylvia Sylvarum , illustrò alcune tecniche per la coltivazione senza terra. Solo nel 1936 W. F. Gericke introdusse per la prima volta il termine “Idroponico” .
La coltivazione con l’acqua conobbe un primo sviluppo durante la seconda guerra mondiale, quando venne utilizzata dall’esercito americano per alimentare i soldati in isole del Pacifico difficili da coltivare.  Anche negli anni successivi  vennero realizzate fattorie idroponiche in Iraq e Bahrein per i militari americani, con produzioni  che nel 1952 superarono le 3600 tonnellate di cibo coltivato nell’acqua.

Nella coltivazione idroponica la pianta viene inserita in un substrato inerte (argilla espansa, perlite, vermiculite, lana di roccia, ecc.) e  viene irrigata con una soluzione nutritiva composta dall’acqua e dai composti necessari.   Ogni pianta coltivata in terra deve sviluppare continuamente le sue radici per cercare acqua e sostanze nutritive, consumando le proprie  energie  per lo sviluppo delle radici, a scapito della sua crescita superiore.  Se invece acqua, nutrienti ed aria vengono forniti direttamente alla pianta, l’energia risparmiata consente alle piante di crescere molto più velocemente in altezza e con una resa ottimale .

Nel 1982 Richard Stoner sviluppò una nuova tecnica, tenendo sospese le piante e nutrendole con un nebulizzatore. Questa tecnica, denominata “Aeroponica”, consente di risparmiare più del 60% di acqua.

Nel 1999 Dickson Despommier propose una ricerca ai suoi studenti della Columbia University e li spinse a calcolare quanto cibo sarebbe stato prodotto se si fossero coltivati ad orto tutti i tetti della città di New York.  Dopo faticose ricerche e calcoli gli studenti conclusero che la trasformazione in orto di tutti i tetti  avrebbe coperto il fabbisogno di appena il 2% degli abitanti di New York.    La simulazione venne quindi estesa alla coltivazione idroponica sui piani interni di grandi edifici abbandonati.  Dai calcoli risultò che un edificio di trenta piani coltivato come una fattoria verticale, può fornire cibo ad almeno 50mila persone per un anno.  Per sfamare tutta la popolazione di New York occorrerebbero almeno 150 di questi edifici, ma il concetto di fattoria verticale incominciò ad affermarsi e, con il lavoro integrato di botanici ed architetti, si è diffuso in questi anni, introducendo spazi coltivabili in diverse parti degli edifici.

Alcune forme di coltivazione idroponica sono applicate nei quartieri ad emissioni zero, come quello realizzato nel 2002 vicino Londra, detto BedZed (Beddington Zero Energy Development). Per raggiungere l’obiettivo di zero emissioni di CO₂ tutte le case sono dotate di impianto fotovoltaico e di convogliatori d’aria che consentono il ricircolo dell’aria. Anche l’acqua piovana e di scarico viene depurata e riutilizzata per irrigare piante ed orti, che forniscono buona parte del cibo autoprodotto dagli abitanti.
Altri quartieri CO₂ free, cioè senza consumo di combustibili fossili, sono stati realizzati a Friburgo (Vauban), ad Hannover (Kronsberg), a Parigi (EcoZac).

Recentemente nella città cinese di Dezhou è stato costruito un nuovo quartiere interamente alimentato da energie rinnovabili, con torri eoliche, tetti e pareti fotovoltaiche, con il recupero delle acque che alimentano orti e giardini pensili, utili per isolare e refrigerare l’ambiente.