Čak i među njihovim prilično neobičnim kolegama – kreativnim genijima i pomalo ludim naučnicima Media Lab-a Massachusetts Institute of Technology (MIT), koji se nalazi u blizini Bostona (SAD), gdje sa stropa vise džinovske ajkule na naduvavanje, stolovi su često ukrašeni glavama robota. , i mršavi, kratko ošišani naučnici u havajskim košuljama koji zadivljeno raspravljaju o misterioznim formulama iscrtanim kredom na tabli – čini se da je Saleb Harper vrlo neobična osoba. Dok njegove kolege u naučnom istraživanju stvaraju : veštačka inteligencija, pametne proteze, mašine za sklapanje nove generacije i medicinski uređaji koji prikazuju ljudski nervni sistem u 3D, Harper radi na – On uzgaja kupus. U protekloj godini transformirao je malo predvorje Instituta na petom spratu (iza vrata svoje laboratorije) u super-tehnološki vrt koji izgleda kao da je oživljen iz naučno-fantastičnog filma. Ovdje raste nekoliko sorti brokule, paradajza i bosiljka, naizgled u zraku, okupani plavim i crvenim neonskim LED svjetlima; a njihovo bijelo korijenje ih čini kao meduze. Biljke su se omotale oko staklenog zida, dužine 7 metara i visine 2.5 metara, tako da se čini kao da su omotane oko poslovne zgrade. Nije teško pretpostaviti da ako Harperu i njegovim kolegama date slobodu, oni u bliskoj budućnosti mogu cijelu metropolu pretvoriti u tako živu i jestivu baštu.
„Vjerujem da imamo moć da promijenimo svijet i globalni sistem ishrane“, kaže Harper, visok, zdepast 34-godišnji muškarac u plavoj košulji i kaubojskim čizmama. “Potencijal za urbanu poljoprivredu je ogroman. I to nisu prazne riječi. “Urbana poljoprivreda” je posljednjih godina prerasla fazu “pogledaj, stvarno je moguće” (tokom kojih su pravljeni eksperimenti za uzgoj zelene salate i povrća na gradskim krovovima i u praznim gradskim prostorima) i postao je pravi val inovacija koji su pokrenuli mislioci čvrsto stojeći na nogama, kao Harper. On je prije godinu dana suosnivač projekta CityFARM, a Harper sada istražuje kako visoka tehnologija može pomoći u optimizaciji prinosa povrća. Istovremeno se koriste senzorski sistemi koji prate potrebe biljaka za vodom i đubrivima i hrane rasad svetlom optimalne frekvencije talasa: diode, kao odgovor na potrebe biljke, šalju svetlost koja ne samo da daje život biljaka, ali i određuje njihov ukus. Harper sanja da će takve plantaže u budućnosti zauzeti svoje mjesto na krovovima zgrada – u stvarnim gradovima u kojima živi i radi mnogo ljudi.
Inovacije koje Harper predlaže da uvedu mogu smanjiti troškove poljoprivrede i smanjiti njen uticaj na životnu sredinu. Tvrdi da je mjerenjem i kontrolom svjetlosti, zalivanjem i gnojivom po njegovoj metodi moguće smanjiti potrošnju vode za 98%, ubrzati rast povrća za 4 puta, potpuno eliminirati upotrebu kemijskih gnojiva i pesticida, udvostručiti nutritivne vrijednosti. vrednosti povrća i poboljšati njihov ukus.
Proizvodnja hrane je ozbiljan ekološki problem. Prije nego što se nađe na našem stolu, obično pređe hiljade kilometara. Kevin Fredijani, šef organske poljoprivrede na Bicton koledžu, poljoprivrednoj školi u Devonu u Velikoj Britaniji, procijenio je da Velika Britanija uvozi 90% svog voća i povrća iz 24 zemlje (od kojih 23% dolazi iz Engleske). Ispostavilo se da će isporuka glavice kupusa uzgojenog u Španiji i dostavljene kamionom u Veliku Britaniju dovesti do emisije od oko 1.5 kg štetnog ugljika. Ako ovu glavu uzgajate u Velikoj Britaniji, u stakleniku, brojka će biti još veća: oko 1.8 kg emisije. „Jednostavno nemamo dovoljno svjetla, a staklo ne drži dobro toplinu“, primjećuje Frediyani. Ali ako koristite posebnu izoliranu zgradu s umjetnom rasvjetom, možete smanjiti emisije na 0.25 kg. Frediyani zna o čemu govori: prethodno je upravljao voćnjacima i plantažama povrća u zoološkom vrtu Paington, gdje je 2008. godine predložio vertikalnu metodu sadnje za efikasniji uzgoj stočne hrane. Ako takve metode budemo mogli pustiti u pogon, dobićemo jeftiniju, svježiju i hranljiviju hranu, moći ćemo smanjiti emisiju stakleničkih plinova za milione tona godišnje, uključujući i dio proizvodnje koji se tiče pakovanja, transporta i sortiranja. poljoprivrednih proizvoda, što ukupno proizvodi 4 puta više štetnih emisija od samog uzgoja. Ovo može značajno odgoditi približavanje nadolazeće globalne krize hrane.
Stručnjaci UN-a su izračunali da će do 2050. godine svjetska populacija porasti za 4.5 milijardi, a 80% svjetskih stanovnika će živjeti u gradovima. Već danas se koristi 80% zemljišta pogodnog za poljoprivredu, a cijene proizvoda rastu zbog pojačanih suša i poplava. U takvim uslovima, poljoprivredni inovatori su okrenuli gradove kao moguće rešenje problema. Uostalom, povrće se može uzgajati bilo gdje, čak i na neboderima ili u napuštenim skloništima za bombe.
Broj korporacija koje počinju koristiti inovativne tehnologije staklenika za uzgoj povrća i njihovo hranjenje LED diodama uključuje, na primjer, giganta kao što je Philips Electronics, koji ima svoj odjel za poljoprivredne LED diode. Naučnici koji tamo rade stvaraju nove tipove linija za pakovanje i sistema upravljanja, istražujući mogućnosti mikroklimatskih tehnologija, aeroponike*, akvaponike**, hidroponike***, sistema za prikupljanje kišnice, pa čak i mikroturbina koje omogućavaju korišćenje energije oluje. Ali do sada niko nije uspeo da učini da se takve inovacije isplate. Najteži dio je potrošnja energije. Hidroponski sistem VertiCorp (Vancouver), koji je napravio veliku buku u naučnoj zajednici, a koji je časopis TIME proglasio otkrićem godine 2012, srušio se jer. potrošili previše električne energije. „U ovoj oblasti ima mnogo laži i praznih obećanja“, kaže Harper, sin pekara koji je odrastao na farmi u Teksasu. “Ovo je dovelo do mnogo izgubljenih investicija i kolapsa mnogih velikih i malih kompanija.”
Harper tvrdi da će zahvaljujući korištenju njegovih razvoja biti moguće smanjiti potrošnju električne energije za 80%. Za razliku od industrijskih poljoprivrednih tehnologija zaštićenih patentima, njegov projekat je otvoren i svako može koristiti njegove inovacije. Već postoji presedan za to, kao što je bio slučaj sa laserskim rezačima dizajniranim od MIT-a i XNUMXD štampačima, koje Institut proizvodi i donira laboratorijama širom svijeta. „Stvorili su proizvodnu mrežu koju vidim kao model za naš pokret za uzgoj povrća“, kaže Harper.
… Jednog lijepog junskog popodneva, Harper testira svoju novu postavu. Drži komad kartona izvađen iz dječjeg kompleta igračaka. Ispred njega je kutija salate od kupusa osvijetljena plavim i crvenim LED diodama. Slijetanja "prati" video kamera za praćenje pokreta koju je Harper pozajmio sa PlayStationa. Pokriva komoru kartonskom folijom - diode postaju svjetlije. „Možemo uzeti u obzir vremenske podatke i kreirati algoritam kompenzacije diodnog osvjetljenja“, kaže naučnik, „ali sistem neće moći predvidjeti kišno ili oblačno vrijeme. Treba nam malo interaktivnije okruženje.”
Harper je takav model sastavio od aluminijumskih letvica i ploča od pleksiglasa – svojevrsnu sterilnu operacionu salu. Unutar ovog staklenog bloka, višeg od čovjeka, živi 50 biljaka, neke sa spuštenim korijenjem i automatski se navodnjavaju hranjivim tvarima.
Same po sebi, takve metode nisu jedinstvene: male farme staklenika koriste ih već nekoliko godina. Inovacija leži upravo u korištenju dioda plave i crvene svjetlosti, koje stvaraju fotosintezu, kao i nivo kontrole koji je Harper postigao. Staklenik je bukvalno prepun raznih senzora koji očitavaju atmosferske uslove i šalju podatke na kompjuter. „S vremenom će ovaj staklenik postati još inteligentniji“, uvjerava Harper.
Koristi sistem oznaka datih svakoj biljci da prati rast svake biljke. „Do danas to niko nije uradio“, kaže Harper. “Bilo je mnogo lažnih izvještaja o takvim eksperimentima, ali nijedan od njih nije prošao test. U naučnoj zajednici sada postoji mnogo informacija o takvim studijama, ali niko sa sigurnošću ne zna da li su bile uspješne, i općenito, da li su zaista provedene.
Njegov cilj je da stvori liniju za proizvodnju povrća na zahtjev, isporučenu poput Amazon.com. Umjesto da povrće berete zeleno (na primjer, kako se zeleni paradajz bere u Holandiji ljeti ili u Španiji zimi – siromašan hranjivim tvarima i bez ukusa), zatim ga šaljete stotinama kilometara, gasite ga kako bi dao izgled zrelosti – možete naručiti i vaš paradajz ovdje, ali stvarno zre i svjež, iz bašte, i skoro u susjednoj ulici. „Isporuka će biti brza“, kaže Harper. “Nema gubitka okusa ili nutrijenata u procesu!”
Do danas, Harperov najveći neriješeni problem je sa izvorima svjetlosti. Koristi i sunčevu svjetlost s prozora i LED diode koje kontroliše internet, koje je napravio švicarski startup Heliospectra. Ako postavite plantaže povrća na poslovne zgrade, kao što Harper predlaže, tada će biti dovoljno energije od Sunca. “Moje zasade koriste samo 10% svjetlosnog spektra, ostatak samo zagrijava prostoriju – to je kao efekat staklene bašte,” objašnjava Harper. – Tako da namjerno moram rashlađivati staklenik, što zahtijeva mnogo energije i uništava samodovoljnost. Ali evo retoričkog pitanja: koliko košta sunčeva svjetlost?
U tradicionalnim „solarnim“ staklenicima, vrata se moraju otvoriti kako bi se prostorija ohladila i smanjila nagomilana vlaga – tako unutra ulaze nepozvani gosti – insekti i gljivice. Naučni timovi u korporacijama kao što su Heliospectra i Philips vjeruju da je korištenje Sunca zastarjeli pristup. Zapravo, najveći naučni iskorak u oblasti poljoprivrede sada su napravile kompanije za rasvjetu. Heliospectra ne samo da isporučuje lampe za plastenike, već provodi i akademska istraživanja u oblasti metoda za ubrzanje rasta biomase, ubrzanje cvjetanja i poboljšanje okusa povrća. NASA koristi lampe koje prave u svom eksperimentu za modulaciju "marsovske svemirske baze" na Havajima. Rasvjetu ovdje stvaraju paneli sa diodama, koji imaju svoj ugrađeni kompjuter. "Možete poslati signal biljci pitajući kako se osjeća, a zauzvrat šalje informacije o tome koliko spektra koristi i kako jede", kaže ko-vođa Heliosphere Christopher Steele iz Geteborga. “Na primjer, plavo svjetlo nije optimalno za rast bosiljka i negativno utječe na njegov okus.” Takođe, Sunce ne može savršeno ravnomerno osvetliti povrće – to je zbog pojave oblaka i rotacije Zemlje. „Možemo uzgajati povrće bez tamnih bačvi i mrlja koje izgledaju sjajno i dobrog ukusa“, dodaje izvršni direktor Stefan Hillberg.
Ovakvi sistemi rasvete se prodaju po ceni od 4400 funti, što nije nimalo jeftino, ali je potražnja na tržištu veoma velika. Danas postoji oko 55 miliona lampi u staklenicima širom svijeta. “Lampe se moraju mijenjati svakih 1-5 godina”, kaže Hillberg. “To je mnogo novca.”
Biljke više vole diode od sunčeve svjetlosti. Budući da se diode mogu postaviti direktno iznad biljke, ona ne mora trošiti dodatnu energiju na stvaranje stabljike, jasno raste prema gore, a lisnati dio je deblji. Na GreenSenseFarms, najvećoj zatvorenoj vertikalnoj farmi na svijetu, koja se nalazi 50 km od Čikaga, čak 7000 lampi smješteno je u dvije rasvjetne prostorije. “Salata koja se uzgaja ovdje je ukusnija i hrskavija”, kaže izvršni direktor Robert Colangelo. – Svaki krevet osvetljavamo sa 10 lampi, imamo 840 kreveta. Dobijamo 150 glavica zelene salate iz bašte svakih 30 dana.”
Ležišta su na imanju raspoređena okomito i dostižu visinu od 7.6 m. Farma Green Sense koristi tehnologiju takozvanog “hidrohranjivog filma”. U praksi to znači da voda bogata nutrijentima prodire kroz „zemlju“ – zdrobljene kokosove ljuske, koje se ovdje koriste umjesto treseta, jer je to obnovljivi resurs. „Budući da su gredice postavljene okomito, povrće raste najmanje deset puta deblje i daje 25 do 30 puta više nego u normalnim, horizontalnim uslovima“, kaže Colangelo. “To je dobro za Zemlju jer nema oslobađanja pesticida, plus koristimo recikliranu vodu i reciklirano gnojivo.” „Koristi mnogo manje energije (nego konvencionalno)“, kaže Colangelo, govoreći o svojoj fabrici povrća, stvorenoj u saradnji sa Philipsom, koja je najveća na planeti.
Colangelo vjeruje da će se uskoro poljoprivredna industrija razvijati u samo dva smjera: prvo, veliki, otvoreni prostori zasađeni žitaricama poput pšenice i kukuruza, koji se mjesecima mogu skladištiti i polako transportirati po svijetu – ove farme se nalaze daleko od gradova. Drugo, vertikalne farme koje će uzgajati skupo, kvarljivo povrće poput paradajza, krastavca i zelja. Očekuje se da će njegova farma, koja je otvorena u aprilu ove godine, generisati 2-3 miliona dolara godišnjeg prometa. Colangelo već prodaje svoje prepoznatljive proizvode restoranima i distributivnom centru WholeFood (koji se nalazi na samo 30 minuta), koji isporučuje svježe povrće u 48 trgovina u 8 američkih država.
„Sljedeći korak je automatizacija“, kaže Colangelo. Budući da su gredice postavljene okomito, direktor pogona vjeruje da će biti moguće pomoću robota i senzora utvrditi koje je povrće zrelo, ubrati ga i zamijeniti novim sadnicama. „Biće kao Detroit sa svojim automatizovanim fabrikama u kojima roboti sklapaju automobile. Automobili i kamioni se sastavljaju od dijelova koje su naručili dileri, a ne masovno se proizvode. To ćemo nazvati "rast po narudžbini". Povrće ćemo brati kada ga prodavnica zatreba.”
Još nevjerovatnija inovacija u oblasti poljoprivrede su „farme za transport kontejnera“. To su vertikalne kutije za uzgoj opremljene sistemom grijanja, navodnjavanja i rasvjete diodnim lampama. Ovi kontejneri, laki za transport i skladištenje, mogu se složiti četiri jedan na drugi i postaviti ispred prodavnica i restorana kako bi im se obezbedilo sveže povrće.
Nekoliko kompanija je već popunilo ovu nišu. Growtainer sa sjedištem u Floridi je kompanija koja proizvodi i cijele farme i rješenja na licu mjesta za restorane i škole (gdje se koriste kao vizualna pomagala u biologiji). „Uložio sam milion dolara u ovo“, kaže izvršni direktor Grotainera Glen Berman, koji je 40 godina vodio uzgajivače orhideja na Floridi, Tajlandu i Vijetnamu, a sada je najveći distributer živih biljaka u SAD-u i Evropi. “Unaprijedili smo sisteme za navodnjavanje i rasvjetu,” kaže on. “Rastemo bolje od same prirode.”
On već ima na desetine distributivnih centara, od kojih mnogi rade po sistemu „vlasnik-potrošač“: prodaju vam kontejner, a vi sami uzgajate povrće. Bermanova web stranica čak tvrdi da su ovi kontejneri izvrsna “živa reklama” na koju se mogu postaviti logotipi i druge informacije. Druge kompanije rade po drugačijem principu – prodaju kontejnere sa svojim logom, u kojima povrće već raste. Nažalost, dok su obje sheme skupe za potrošača.
“Mikro farme imaju obrnuti ROI po području,” kaže Paul Lightfoot, izvršni direktor Bright Farms. Bright Farms proizvodi male staklenike koji se mogu postaviti pored supermarketa, čime se skraćuje vrijeme i troškovi isporuke. “Ako trebate zagrijati prostoriju, jeftinije je zagrijati deset kvadratnih kilometara nego sto metara.”
Neki poljoprivredni inovatori nisu iz akademske zajednice, već iz biznisa. Tako je i Bright Farms, koji je zasnovan na neprofitnom projektu ScienceBarge iz 2007. godine, prototipu inovativne urbane farme koja je bila usidrena u rijeci Hudson (New York). Tada su supermarketi širom svijeta primijetili sve veću potražnju za svježim, lokalno uzgojenim povrćem.
Zbog činjenice da se 98% zelene salate koja se prodaje u američkim supermarketima uzgaja u Kaliforniji ljeti i u Arizoni zimi, njena cijena (koja uključuje i cijenu vode, koja je skupa na zapadu zemlje) je relativno visoka . U Pensilvaniji, Bright Farms je potpisao ugovor sa lokalnim supermarketom, dobio poreski kredit za otvaranje radnih mjesta u regiji i kupio farmu od 120 hektara. Farma, koja koristi krovni sistem kišnice i vertikalne konfiguracije kao što je Saleb Harper's, godišnje proda svoje povrće u vrijednosti od 2 miliona dolara supermarketima u New Yorku i obližnjoj Filadelfiji.
„Nudimo alternativu skupljem, ne baš svježem zelenilu sa Zapadne obale“, kaže Lightfoot. – Pokvarljivo zelje je veoma skupo za transport širom zemlje. Dakle, ovo je naša prilika da predstavimo bolji, svježiji proizvod. Ne moramo trošiti novac na dostavu na velike udaljenosti. Naše osnovne vrijednosti leže izvan područja tehnologije. Naša inovacija je sam poslovni model. Spremni smo implementirati svaku tehnologiju koja će nam omogućiti postizanje rezultata.”
Lightfoot vjeruje da kontejnerske farme nikada neće moći zadobiti uporište u velikim supermarketima zbog nedostatka povrata. "Postoje neke prave niše, poput skupog zelenila za odabrane restorane", kaže Lightfoot. “Ali neće raditi pri brzinama s kojima radim. Iako se takvi kontejneri mogu, na primjer, baciti u vojnu bazu marinaca u Afganistanu.”
Ipak, inovacije u poljoprivredi donose slavu i prihod. Ovo postaje očigledno kada pogledate farmu, koja se nalazi 33 metra ispod ulica North Capham (područje Londona). Ovdje, u bivšem skloništu za zračne napade iz Prvog svjetskog rata, preduzetnik Stephen Dring i partneri prikupili su milion funti za pretvaranje nepotraženog urbanog prostora kako bi stvorili vrhunsku poljoprivredu koja je održiva i profitabilna, te uspješno uzgaja salatu i druge zelje.
Njegova kompanija, ZeroCarbonFood (ZCF, Zero Emission Food), uzgaja zelje u vertikalnim policama koristeći sistem "plime": voda zapljuskuje rastuće zelje i zatim se sakuplja (obogaćuje hranljivim materijama) da bi se ponovo koristila. Zelenilo je zasađeno u veštačkoj zemlji napravljenoj od recikliranih tepiha iz Olimpijskog sela u Stratfordu. Električna energija koja se koristi za rasvjetu dolazi iz malih mikro-hidroelektričnih turbina. „Imamo dosta kiše u Londonu“, kaže Dring. „Zato stavljamo turbine u sistem za oticanje kišnice i one nas hrane energijom.” Dring također radi na rješavanju jednog od najvećih problema s vertikalnim uzgojem: skladištenja topline. “Istražujemo kako se toplina može ukloniti i pretvoriti u električnu energiju i kako se ugljični dioksid može koristiti – djeluje poput steroida na biljke.”
U istočnom Japanu, koji je bio teško pogođen zemljotresom i cunamijem 2001. godine, poznati stručnjak za postrojenja pretvorio je bivšu fabriku poluprovodnika kompanije Sony u drugu najveću svjetsku farmu u zatvorenom prostoru. Sa površinom od 2300 m2, farma je osvijetljena sa 17500 niskoenergetskih elektroda (proizvođača General Electric), a proizvodi 10000 grla zelenila dnevno. Kompanija koja stoji iza farme - Mirai ("Mirai" na japanskom znači "budućnost") - već radi sa GE inženjerima na uspostavljanju "fabrike koja raste" u Hong Kongu i Rusiji. Shigeharu Shimamura, koji stoji iza kreiranja ovog projekta, svoje je planove za budućnost formulirao na ovaj način: „Konačno smo spremni da započnemo industrijalizaciju poljoprivrede“.
U poljoprivrednom sektoru nauke trenutno ne nedostaje novca, a to se vidi i po sve većem broju inovacija, počevši od onih dizajniranih za kućnu upotrebu (na Kickstarteru ima puno zanimljivih projekata, na primjer Niwa, koji vam omogućava uzgoj paradajza kod kuće u hidroponskoj elektrani kojom upravlja pametni telefon), do globalnog. Ekonomski gigant Silicijumske doline SVGPartners, na primer, udružio je snage sa Forbesom kako bi sledeće godine bio domaćin međunarodne konferencije o inovacijama u poljoprivredi. Ali istina je da će biti potrebno mnogo vremena – decenija ili više – da inovativna poljoprivreda osvoji značajan deo kolača globalne prehrambene industrije.
„Ono što je zaista važno je da nemamo troškove transporta, emisije i minimalnu potrošnju resursa“, kaže Harper. Još jedna zanimljiva stvar koju je naučnik primijetio: jednog dana ćemo moći nadmašiti regionalne karakteristike uzgoja proizvoda od povrća. Restorani će uzgajati povrće po svom ukusu, odmah ispred, u posebnim kontejnerima. Promjenom svjetla, kiselinsko-baznog balansa, mineralnog sastava vode ili specifičnim ograničavanjem navodnjavanja, oni mogu kontrolirati okus povrća – recimo, učiniti salatu slađom. Postepeno, na ovaj način možete kreirati vlastito brendirano povrće. „Neće više biti 'najbolje grožđe koje raste tu i tamo',” kaže Harper. – Na ovoj farmi u Bruklinu uzgaja se “Biće” najbolje grožđe. A najbolja blitva dolazi sa one farme u Bruklinu. Ovo je neverovatno".
Google će implementirati Harperova otkrića i njegov dizajn mikrofarme u kafeteriji njihovog sjedišta u Mountain Viewu kako bi nahranio zaposlenike svježom, zdravom hranom. Kontaktirala ga je i pamučna kompanija pitajući je li moguće uzgajati pamuk u tako inovativnom stakleniku (Harper nije siguran – možda je to moguće). Harperov projekat, OpenAgProject, privukao je značajnu pažnju akademika i javnih kompanija u Kini, Indiji, Centralnoj Americi i Ujedinjenim Arapskim Emiratima. I još jedan partner koji je bliži kući, Michigan State University, sprema se pretvoriti nekadašnje skladište automobila od 4600 kvadratnih stopa na periferiji Detroita u ono što će postati najveća svjetska "vertikalna fabrika povrća". “Gdje je najbolje mjesto za razumijevanje automatizacije, ako ne u Detroitu? pita Harper. – A neki se i dalje pitaju „šta je to nova industrijska revolucija“? To je ona!”
* Aeroponika je proces uzgoja biljaka u zraku bez upotrebe zemlje, u kojem se hranjive tvari u obliku aerosola dostavljaju korijenu biljaka
** Akvaponika – visoka tehnologijalogičan način uzgoja koji kombinira akvakulturu – uzgoj vodenih životinja i hidroponiku – uzgoj biljaka bez tla.
***Hidroponika je način uzgoja biljaka bez zemlje. Biljka ima svoj korijenski sistem ne u zemlji, već u vlažno-vazdušnoj (vodena, dobro prozračna; čvrsta, ali vlažno-zračno intenzivna i prilično porozna) sredina, dobro zasićena mineralima, zahvaljujući posebnim otopinama. Takvo okruženje doprinosi dobroj oksigenaciji rizoma biljke.