Чак и међу њиховим прилично необичним колегама – креативним генијима и помало лудим научницима Медиа Лаб-а Масачусетског института за технологију (МИТ), који се налази у близини Бостона (САД), где са плафона висе џиновске ајкуле на надувавање, столови су често украшени главама робота. , и мршави, кратко ошишани научници у хавајским кошуљама који задивљено расправљају о мистериозним формулама исцртаним кредом на табли – Салеб Харпер је изгледа веома необична особа. Док његове колеге у научноистраживачком раду стварају : вештачка интелигенција, паметне протезе, машине за склапање нове генерације и медицински уређаји који приказују људски нервни систем у 3Д, Харпер ради на – Узгаја купус. Током протекле године, трансформисао је мало предворје Института на петом спрату (иза врата своје лабораторије) у супер-технолошку башту која изгледа као да је оживела из научно-фантастичног филма. Неколико сорти броколија, парадајза и босиљка расте овде, наизглед у ваздуху, окупани плавим и црвеним неонским ЛЕД светлима; а њихово бело корење их чини да личе на медузе. Биљке су омотане око стакленог зида, дужине 7 метара и висине 2.5 метара, тако да делује као да су се омотале око пословне зграде. Није тешко претпоставити да ако Харперу и његовим колегама дате слободу, они у блиској будућности могу да претворе целу метрополу у тако живу и јестиву башту.
„Верујем да имамо моћ да променимо свет и глобални систем исхране“, каже Харпер, висок, здепаст 34-годишњи мушкарац у плавој кошуљи и каубојским чизмама. „Потенцијал за урбану пољопривреду је огроман. И то нису празне речи. „Урбана пољопривреда” је последњих година прерасла фазу „погледај, заиста је могуће” (током којих су прављени експерименти за узгој зелене салате и поврћа на градским крововима и у празним градским просторима) и постао је прави талас иновација који су покренули мислиоци чврсто стојећи на ногама, као Харпер. Он је пре годину дана суоснивач пројекта ЦитиФАРМ, а Харпер сада истражује како висока технологија може помоћи у оптимизацији приноса поврћа. Истовремено се користе сензорски системи који прате потребе биљака за водом и ђубривима и хране расад светлошћу оптималне фреквенције таласа: диоде, као одговор на потребе биљке, шаљу светлост која не само да даје живот биљке, али и одређује њихов укус. Харпер сања да ће такве плантаже у будућности заузети своје место на крововима зграда – у стварним градовима у којима живи и ради много људи.
Иновације које Харпер предлаже да уведу могу смањити трошкове пољопривреде и смањити њен утицај на животну средину. Тврди да је мерењем и контролом светлости, заливањем и ђубрењем по његовој методи могуће смањити потрошњу воде за 98%, убрзати раст поврћа за 4 пута, потпуно елиминисати употребу хемијских ђубрива и пестицида, удвостручити хранљиве вредности. вредност поврћа и побољшати њихов укус.
Производња хране је озбиљан еколошки проблем. Пре него што се нађе на нашем столу, обично пређе хиљаде километара. Кевин Фредијани, шеф органске пољопривреде на Биктон колеџу, пољопривредној школи у Девону у Великој Британији, проценио је да Велика Британија увози 90% воћа и поврћа из 24 земље (од којих 23% долази из Енглеске). Испоставило се да ће испорука главице купуса узгојеног у Шпанији и достављене камионом у Велику Британију довести до емисије од око 1.5 кг штетних емисија угљеника. Ако ову главу узгајате у Великој Британији, у стакленику, цифра ће бити још већа: око 1.8 кг емисије. „Једноставно немамо довољно светла, а стакло не држи добро топлоту“, примећује Фредијани. Али ако користите посебну изоловану зграду са вештачким осветљењем, можете смањити емисију на 0.25 кг. Фредијани зна о чему говори: претходно је управљао воћњацима и плантажама поврћа у зоолошком врту Паингтон, где је 2008. предложио вертикалну методу садње за ефикасније узгајање сточне хране. Ако такве методе уведемо у ток, добићемо јефтинију, свежију и хранљивију храну, моћи ћемо да смањимо емисију гасова стаклене баште за милионе тона годишње, укључујући и део производње који се тиче паковања, транспорта и сортирања. пољопривредних производа, што укупно производи 4 пута више штетних емисија од самог узгоја. Ово може значајно одложити приближавање предстојеће глобалне кризе хране.
Експерти УН су израчунали да ће до 2050. године светско становништво порасти за 4.5 милијарди, а 80 одсто светских становника живеће у градовима. Већ данас се користи 80 одсто земљишта погодног за пољопривреду, а цене производа расту због појачаних суша и поплава. У таквим условима, пољопривредни иноватори су се окренули ка градовима као могућем решењу проблема. На крају крајева, поврће се може узгајати било где, чак и на небодерима или у напуштеним склоништима за бомбе.
Број корпорација које почињу да користе иновативне технологије стакленика за узгој поврћа и њихово храњење ЛЕД диодама укључује, на пример, гиганта као што је Пхилипс Елецтроницс, који има своје одељење за пољопривредне ЛЕД диоде. Научници који тамо раде стварају нове типове линија за паковање и система управљања, истражујући могућности микроклиматских технологија, аеропонике*, аквапонике**, хидропонике***, система за прикупљање кишнице, па чак и микротурбина које омогућавају коришћење енергије олује. Али до сада нико није успео да учини да се такве иновације исплате. Најтежи део је потрошња енергије. Хидропонски систем ВертиЦорп (Ванкувер), који је направио велику буку у научној заједници, који је часопис ТИМЕ прогласио за Откриће године 2012, срушио се јер. потрошио превише електричне енергије. „У овој области има много лажи и празних обећања“, каже Харпер, син пекара који је одрастао на фарми у Тексасу. "Ово је довело до много изгубљених инвестиција и колапса многих великих и малих компанија."
Харпер тврди да ће захваљујући употреби његових развоја бити могуће смањити потрошњу електричне енергије за 80%. За разлику од индустријских пољопривредних технологија заштићених патентима, његов пројекат је отворен и свако може користити његове иновације. За ово већ постоји преседан, као што је био случај са ласерским резачима и КСНУМКСД штампачима дизајнираним од МИТ-а, које Институт производи и донира лабораторијама широм света. „Створили су производну мрежу коју видим као модел за наш покрет за узгој поврћа“, каже Харпер.
… Једног лепог јунског поподнева, Харпер тестира своју нову поставку. Држи комад картона извађен из дечијег комплета играчака. Испред њега је кутија салате од купуса осветљена плавим и црвеним ЛЕД диодама. Слетања „прати“ видео камера за праћење покрета коју је Харпер позајмио са ПлаиСтатион-а. Покрива комору картонским листом - диоде постају светлије. „Можемо да узмемо у обзир временске податке и направимо алгоритам компензације диодног осветљења“, каже научник, „али систем неће моћи да предвиди кишно или облачно време. Треба нам мало интерактивније окружење.”
Харпер је такав модел саставио од алуминијумских летвица и плексиглас панела – својеврсну стерилну операциону салу. Унутар овог стакленог блока, вишег од човека, живи 50 биљака, од којих неке имају корење које виси и аутоматски се наводњавају хранљивим материјама.
Саме по себи, такве методе нису јединствене: мале фарме стакленика их користе већ неколико година. Иновација лежи управо у употреби диода плаве и црвене светлости, чиме се ствара фотосинтеза, као и ниво контроле који је Харпер постигао. Стакленик је буквално препун разних сензора који читају атмосферске услове и шаљу податке компјутеру. „Временом ће овај стакленик постати још интелигентнији“, уверава Харпер.
Користи систем ознака датих свакој биљци да прати раст сваке биљке. „До данас то нико није урадио“, каже Харпер. „Било је много лажних извештаја о таквим експериментима, али ниједан од њих није прошао тест. У научној заједници сада постоји много информација о таквим студијама, али нико са сигурношћу не зна да ли су биле успешне, и уопште, да ли су заиста спроведене.
Његов циљ је да створи линију за производњу поврћа на захтев, испоручену као Амазон.цом. Уместо да поврће берете зелено (на пример, како се зелени парадајз бере у Холандији лети или Шпанији зими – сиромашан хранљивим материјама и без укуса), затим га шаљете стотинама километара, гасите га да би дао изглед зрелости – можете наручити и ваш парадајз овде, али стварно зре и свеже, из баште, и скоро у следећој улици. „Испорука ће бити брза“, каже Харпер. “Без губитка укуса или хранљивих материја у процесу!”
До данас, Харперов највећи нерешен проблем је са изворима светлости. Користи и сунчеву светлост са прозора и ЛЕД диоде које контролише интернет, које је направио швајцарски стартуп Хелиоспецтра. Ако поставите плантаже поврћа на пословне зграде, као што Харпер предлаже, онда ће бити довољно енергије од Сунца. „Моје засаде користе само 10% светлосног спектра, остатак само загрева просторију – то је као ефекат стаклене баште“, објашњава Харпер. – Тако да намерно морам да хладим пластеник, што захтева много енергије и уништава самоодрживост. Али ево реторичког питања: колико кошта сунчева светлост?
У традиционалним „соларним“ стакленицима, врата морају да се отворе како би се просторија охладила и смањила нагомилана влага – тако унутра улазе непозвани гости – инсекти и гљивице. Научни тимови у корпорацијама као што су Хелиоспецтра и Пхилипс верују да је коришћење Сунца застарео приступ. Заправо, највећи научни искорак у области пољопривреде сада праве компаније за осветљење. Хелиоспецтра не само да снабдева лампе за пластенике, већ спроводи и академска истраживања у области метода за убрзање раста биомасе, убрзање цветања и побољшање укуса поврћа. НАСА користи лампе које праве у свом експерименту за модулацију „марсовске свемирске базе“ на Хавајима. Осветљење овде креирају панели са диодама, који имају свој уграђени рачунар. „Можете послати сигнал биљци и питати како се осећа, а заузврат шаље информације о томе колико спектра користи и како једе“, каже ко-лидер Хелиоспхере Кристофер Стил из Гетеборга. „На пример, плаво светло није оптимално за раст босиљка и негативно утиче на његов укус. Такође, Сунце не може савршено равномерно да осветли поврће – то је због појаве облака и ротације Земље. „Можемо да узгајамо поврће без тамних буради и мрља које изгледају одлично и имају добар укус“, додаје извршни директор Стефан Хилберг.
Овакви системи осветљења се продају по цени од 4400 фунти, што није нимало јефтино, али је потражња на тржишту веома велика. Данас у пластеницима широм света постоји око 55 милиона лампи. „Лампе се морају мењати сваких 1-5 година“, каже Хилберг. "То је много новца."
Биљке више воле диоде од сунчеве светлости. Пошто се диоде могу поставити директно изнад биљке, она не мора да троши додатну енергију на стварање стабљика, јасно расте нагоре и лиснати део је дебљи. На ГреенСенсеФармс, највећој затвореној вертикалној фарми на свету, која се налази 50 км од Чикага, чак 7000 лампи налази се у две просторије за осветљење. „Салата која се гаји овде је укуснија и хрскавија“, каже генерални директор Роберт Коланђело. – Сваки кревет осветљавамо са 10 лампи, имамо 840 кревета. Добијамо 150 главица зелене салате из баште сваких 30 дана.”
Лежишта су на имању распоређена вертикално и достижу висину од 7.6 м. Фарма Греен Сенсе користи технологију такозваног „хидрохрањивог филма“. У пракси то значи да вода богата хранљивим материјама продире кроз „земљу“ – згњечене кокосове љуске, које се овде користе уместо тресета, јер је обновљиви ресурс. „Пошто су гредице распоређене вертикално, поврће расте најмање десет пута дебље и даје 25 до 30 пута више него у нормалним, хоризонталним условима“, каже Коланђело. "То је добро за Земљу јер нема ослобађања пестицида, плус користимо рециклирану воду и рециклирано ђубриво." „Користи много мање енергије (него конвенционално)“, каже Коланђело, говорећи о својој фабрици поврћа, створеној у сарадњи са Пхилипс-ом, која је највећа на планети.
Коланђело верује да ће се ускоро пољопривредна индустрија развијати у само два правца: прво, велики, отворени простори засађени житарицама попут пшенице и кукуруза, који се могу чувати месецима и полако транспортовати широм света – ове фарме се налазе далеко од градова. Друго, вертикалне фарме које ће узгајати скупо, кварљиво поврће попут парадајза, краставца и зеленила. Очекује се да ће његова фарма, која је отворена у априлу ове године, генерисати 2-3 милиона долара годишњег промета. Коланђело већ продаје своје препознатљиве производе ресторанима и дистрибутивном центру ВхолеФоод (који се налази на само 30 минута), који испоручује свеже поврће у 48 продавница у 8 америчких држава.
„Следећи корак је аутоматизација“, каже Коланђело. Пошто су гредице постављене вертикално, директор фабрике верује да ће бити могуће помоћу робота и сензора утврдити које поврће је зрело, убрати га и заменити новим садницама. „Биће као Детроит са својим аутоматизованим фабрикама у којима роботи склапају аутомобиле. Аутомобили и камиони се склапају од делова које су наручили дилери, а не масовно. То ћемо назвати „раст по наруџбини“. Поврће ћемо брати када продавници затреба.”
Још невероватнија иновација у области пољопривреде су „фарме за транспорт контејнера“. То су вертикалне кутије за узгој опремљене системом грејања, наводњавањем и осветљењем са диодним лампама. Ови контејнери, лаки за транспорт и складиштење, могу се сложити четири један на други и поставити испред продавница и ресторана како би им обезбедили свеже поврће.
Неколико компанија је већ попунило ову нишу. Гровтаинер са седиштем у Флориди је компанија која производи и целе фарме и решења на лицу места за ресторане и школе (где се користе као визуелна помагала у биологији). „Уложио сам милион долара у ово“, каже извршни директор Гротаинера Глен Берман, који је 40 година водио узгајиваче орхидеја на Флориди, Тајланду и Вијетнаму, а сада је највећи дистрибутер живих биљака у САД и Европи. „Усвршили смо системе за наводњавање и осветљење“, каже он. "Ми растемо боље од саме природе."
Он већ има на десетине дистрибутивних центара, од којих многи раде по систему „власник-потрошач”: они вам продају контејнер, а ви сами узгајате поврће. Берманова веб страница чак тврди да су ови контејнери одлична „реклама уживо“ на коју се могу поставити логотипи и друге информације. Друге компаније раде по другачијем принципу – продају контејнере са сопственим логотипом, у којима поврће већ расте. Нажалост, док су обе шеме скупе за потрошача.
„Микро фарме имају обрнути РОИ по области“, каже Паул Лигхтфоот, извршни директор Бригхт Фармс. Бригхт Фармс производи мале пластенике који се могу поставити поред супермаркета, чиме се смањују време и трошкови испоруке. „Ако треба да загрејете собу, јефтиније је загрејати десет квадратних километара него сто метара.
Неки пољопривредни иноватори нису из академске заједнице, већ из бизниса. Тако је и Бригхт Фармс, који је заснован на непрофитном пројекту СциенцеБарге из 2007. године, прототипу иновативне урбане фарме која је била усидрена у реци Хадсон (Њујорк). Тада су супермаркети широм света приметили све већу потражњу за свежим, локално узгојеним поврћем.
Због чињенице да се 98% зелене салате која се продаје у америчким супермаркетима лети у Калифорнији, а зими у Аризони, њена цена (која укључује и цену воде, која је скупа на западу земље) је релативно висока. . У Пенсилванији, Бригхт Фармс је потписао уговор са локалним супермаркетом, добио порески кредит за отварање радних места у региону и купио фарму од 120 хектара. Фарма, која користи кровни систем за кишницу и вертикалне конфигурације као што је Салеб Харпер'с, годишње продаје зеље у вредности од 2 милиона долара супермаркетима у Њујорку и оближњој Филаделфији.
„Нудимо алтернативу скупљем, не баш свежем зеленилу са Западне обале“, каже Лајтфут. – Кварљиво зеље је веома скупо за транспорт широм земље. Дакле, ово је наша прилика да представимо бољи, свежији производ. Не морамо да трошимо новац на доставу на велике удаљености. Наше основне вредности леже изван домена технологије. Наша иновација је сам пословни модел. Спремни смо да имплементирамо сваку технологију која ће нам омогућити да постигнемо резултате.”
Лајтфут верује да фарме контејнера никада неће моћи да стекну упориште у великим супермаркетима због недостатка исплате. „Постоје неке праве нише, попут скупог зеленила за одабране ресторане“, каже Лајтфут. „Али неће радити при брзинама са којима радим. Иако се такви контејнери могу, на пример, бацити у војну базу маринаца у Авганистану.
Ипак, иновације у пољопривреди доносе славу и приходе. Ово постаје очигледно када погледате фарму, која се налази 33 метра испод улица Нортх Цапхам (подручје Лондона). Овде, у бившем склоништу за ваздушне нападе из Првог светског рата, предузетник Стивен Дринг и партнери прикупили су милион фунти да би претворили непреузети урбани простор да би створили најсавременију пољопривреду која је одржива и профитабилна, и успешно узгаја салату и друго зеленило.
Његова компанија, ЗероЦарбонФоод (ЗЦФ, Зеро Емиссион Фоод), узгаја зеленило у вертикалним полицама користећи систем „плиме“: вода преплављује растуће зеленило и затим се сакупља (обогаћује хранљивим материјама) да би се поново користила. Зеленило је засађено у вештачкој земљи направљеној од рециклираних тепиха из Олимпијског села у Стратфорду. Електрична енергија која се користи за осветљење долази из малих микро-хидроелектричних турбина. „Имамо доста кише у Лондону“, каже Дринг. "Тако да смо поставили турбине у систем за отицање кишнице и оне нас хране енергијом." Дринг такође ради на решавању једног од највећих проблема са вертикалним узгојем: складиштења топлоте. „Истражујемо како се топлота може уклонити и претворити у електричну енергију и како се угљен-диоксид може користити – делује као стероиди на биљкама.
У источном Јапану, који је био тешко погођен земљотресом и цунамијем 2001. године, познати специјалиста за биљке претворио је бившу фабрику полупроводника компаније Сони у другу највећу светску фарму у затвореном простору. Са површином од 2300 м2, фарма је осветљена са 17500 нискоенергетских електрода (произвођача Генерал Елецтриц), и производи 10000 грла зеленила дневно. Компанија која стоји иза фарме – Мираи („Мираи“ на јапанском значи „будућност“) – већ ради са ГЕ инжењерима на успостављању „фабрике у расту“ у Хонг Конгу и Русији. Шигехару Шимамура, који стоји иза креирања овог пројекта, своје планове за будућност формулисао је на овај начин: „Коначно смо спремни да започнемо индустријализацију пољопривреде“.
У пољопривредном сектору науке тренутно не недостаје новца, а то се види и по све већем броју иновација, почевши од оних дизајнираних за кућну употребу (на Кицкстартеру има много занимљивих пројеката, на пример Нива, који вам омогућава да узгајате парадајз код куће у хидропонској фабрици којом управља паметни телефон), до глобалног. Економски гигант из Силицијумске долине СВГПартнерс, на пример, удружио је снаге са Форбсом како би следеће године био домаћин међународне конференције о иновацијама у пољопривреди. Али истина је да ће бити потребно много времена – деценија или више – да иновативна пољопривреда освоји значајан део колача глобалне прехрамбене индустрије.
„Оно што је заиста важно је да немамо трошкове транспорта, емисије и минималну потрошњу ресурса“, каже Харпер. Још једна занимљива тачка коју је научник приметио: једног дана ћемо моћи да надмашимо регионалне карактеристике узгоја производа од поврћа. Ресторани ће узгајати поврће по свом укусу, напољу, у посебним контејнерима. Променом светлости, киселинско-базног баланса, минералног састава воде или специфичним ограничавањем наводњавања, они могу контролисати укус поврћа – рецимо, учинити салату слађом. Постепено, на овај начин можете креирати сопствено брендирано поврће. „Неће више бити 'најбоље грожђе које расте ту и тамо',” каже Харпер. – На овој фарми у Бруклину „Биће” се узгаја најбоље грожђе. А најбоља блитва долази са те фарме у Бруклину. Ово је невероватно".
Гугл ће применити Харперова открића и његов дизајн микрофарме у кафетерији њиховог седишта у Моунтаин Виев-у како би нахранио запослене свежом, здравом храном. Такође га је контактирала памучна компанија питајући да ли је могуће узгајати памук у тако иновативном стакленику (Харпер није сигуран – можда је то могуће). Харперов пројекат, ОпенАгПројецт, привукао је запажену пажњу академика и јавних компанија у Кини, Индији, Централној Америци и Уједињеним Арапским Емиратима. И још један партнер ближи кући, Државни универзитет у Мичигену, спрема се да претвори некадашње складиште аутомобила од 4600 квадратних стопа на периферији Детроита у оно што ће постати највећа светска „вертикална фабрика поврћа“. „Где је најбоље место за разумевање аутоматизације, ако не у Детроиту? пита Харпер. – А неки се и даље питају „шта је то нова индустријска револуција“? То је она!”
* Аеропоника је процес узгоја биљака у ваздуху без употребе земље, у којем се хранљиве материје допремају до корена биљака у облику аеросола
** Аквапоника – висока технологијалогичан начин узгоја који комбинује аквакултуру – узгој водених животиња и хидропонику – узгој биљака без земље.
***Хидропоника је начин узгоја биљака без земље. Биљка има коренов систем не у земљи, већ у влажно-ваздушном (воденом, добро проветреном; чврстом, али влажно и ваздухо интензивном и прилично порозном) медију, добро засићеном минералима, захваљујући посебним растворима. Такво окружење доприноси доброј оксигенацији ризома биљке.