Selv blandt deres ret usædvanlige kolleger – kreative genier og lidt skøre videnskabsmænd fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) Media Lab, som ligger nær Boston (USA), hvor kæmpe oppustelige hajer hænger fra loftet, er borde ofte dekoreret med robothoveder , og tynde, korthårede videnskabsmænd i Hawaii-skjorter, der beundrende diskuterer mystiske formler tegnet med kridt på en tavle - Saleb Harper ser ud til at være en meget usædvanlig person. Mens hans kolleger i videnskabelig forskning skaber : kunstig intelligens, smarte proteser, næste generation af foldemaskiner og medicinsk udstyr, der viser det menneskelige nervesystem i 3D, arbejder Harper på – Han dyrker kål. I løbet af det sidste år har han forvandlet instituttets lille lobby på femte sal (bag hans laboratoriedøre) til en superteknologisk have, der ser ud som om den er blevet bragt til live ud af en sci-fi-film. Her vokser adskillige varianter af broccoli, tomater og basilikum, tilsyneladende i luften, badet i blåt og rødt neon LED-lys; og deres hvide rødder får dem til at ligne vandmænd. Planterne viklet rundt om glasvæggen, 7 meter lang og 2.5 meter høj, så det virker, som om de har viklet sig om en kontorbygning. Det er ikke svært at gætte på, at hvis man giver frie tøjler til Harper og hans kolleger, så kan de i den nærmeste fremtid forvandle hele metropolen til sådan en levende og spiselig have.
"Jeg tror på, at vi har magten til at ændre verden og det globale fødevaresystem," siger Harper, en høj, kraftig 34-årig mand i blå skjorte og cowboystøvler. ”Potentialet for urban farming er enormt. Og det er ikke tomme ord. “Urban farming” i de senere år er vokset ud af “se, det er virkelig muligt”-fasen (hvor der blev lavet eksperimenter med at dyrke salat og grøntsager på byens tage og i tomme byrum) og er blevet en sand bølge af innovation, lanceret af tænkere solidt stående på deres fødder, ligesom Harper. Han var med til at stifte CityFARM-projektet for et år siden, og Harper forsker nu i, hvordan højteknologi kan hjælpe med at optimere grøntsagsudbyttet. Samtidig bruges sensorsystemer, der overvåger planters behov for vand og gødning, og fodrer frøplanter med lys af den optimale bølgefrekvens: dioder, som svar på plantens behov, sender lys, der ikke kun giver liv til planter, men bestemmer også deres smag. Harper drømmer om, at sådanne plantager i fremtiden vil tage deres plads på taget af bygninger - i rigtige byer, hvor mange mennesker bor og arbejder.
De innovationer, som Harper foreslår at indføre, kan reducere omkostningerne ved landbruget og reducere dets miljøpåvirkning. Han hævder, at ved at måle og kontrollere lys, vanding og gødskning i overensstemmelse med hans metode, er det muligt at reducere vandforbruget med 98%, accelerere væksten af grøntsager med 4 gange, helt eliminere brugen af kunstgødning og pesticider, fordoble den ernæringsmæssige værdien af grøntsager og forbedre deres smag.
Fødevareproduktion er et alvorligt miljøproblem. Før den står på vores bord, tager den normalt en rejse på tusindvis af kilometer. Kevin Frediyani, leder af økologisk landbrug ved Bicton College, en landbrugsskole i Devon, Storbritannien, har anslået, at Storbritannien importerer 90 % af sine frugter og grøntsager fra 24 lande (hvoraf 23 % kommer fra England). Det viser sig, at levering af et kålhoved dyrket i Spanien og leveret med lastbil til Storbritannien vil føre til udledning af omkring 1.5 kg skadelig kulstofemission. Hvis du dyrker dette hoved i Storbritannien, i et drivhus, vil tallet være endnu højere: omkring 1.8 kg emissioner. "Vi har bare ikke nok lys, og glas holder ikke særlig godt på varmen," bemærker Frediyani. Men hvis du bruger en speciel isoleret bygning med kunstig belysning, kan du reducere emissionerne til 0.25 kg. Frediyani ved, hvad han taler om: han bestyrede tidligere frugtplantager og grøntsagsplantager i Paington Zoo, hvor han i 2008 foreslog en vertikal plantemetode for at dyrke dyrefoder mere effektivt. Hvis vi kan sætte sådanne metoder i drift, får vi billigere, friskere og mere nærende fødevarer, vi vil være i stand til at reducere udledningen af drivhusgasser med millioner af tons årligt, herunder i den del af produktionen, der vedrører emballering, transport og sortering af landbrugsprodukter, som i alt giver 4 gange mere skadelige udledninger end selve dyrkningen. Dette kan betydeligt forsinke tilgangen til den forestående globale fødevarekrise.
FN-eksperter har beregnet, at i 2050 vil verdens befolkning vokse med 4.5 milliarder, og 80 % af verdens indbyggere vil bo i byer. Allerede i dag bliver 80 % af den jord, der egner sig til landbrug, brugt, og priserne på produkter stiger på grund af øget tørke og oversvømmelser. Under sådanne forhold har landbrugets innovatører rettet blikket mod byer som en mulig løsning på problemet. Grøntsager kan trods alt dyrkes overalt, selv på skyskrabere eller i forladte bombeskjul.
Antallet af virksomheder, der begynder at bruge innovative drivhusteknologier til at dyrke grøntsager og fodre dem med LED'er, omfatter for eksempel en gigant som Philips Electronics, der har sin egen afdeling for landbrugs-LED'er. Forskere, der arbejder der, skaber nye typer pakkelinjer og styringssystemer, udforsker mulighederne for mikroklimateknologier, aeroponics*, aquaponics**, hydroponics***, regnvandsopsamlingssystemer og endda mikroturbiner, der tillader brugen af stormenergi. Men indtil videre har ingen været i stand til at få sådanne innovationer til at betale sig. Det sværeste er energiforbruget. VertiCorp (Vancouver) hydroponiske system, der lavede meget larm i det videnskabelige samfund, som blev kåret til Årets opdagelse 2012 af magasinet TIME, styrtede ned pga. brugt for meget strøm. "Der er en masse løgne og tomme løfter i dette område," siger Harper, søn af en bager, der voksede op på en gård i Texas. "Dette har ført til en masse spildte investeringer og kollaps af mange store og små virksomheder."
Harper hævder, at det takket være brugen af hans udviklinger vil være muligt at reducere elforbruget med 80%. I modsætning til industrielle landbrugsteknologier, der er beskyttet af patenter, er hans projekt åbent, og enhver kan bruge hans innovationer. Der er allerede en præcedens for dette, som det var tilfældet med MIT-designede laserskærere og XNUMXD printere, som instituttet fremstiller og donerer til laboratorier rundt om i verden. "De skabte et produktionsnetværk, som jeg ser som en model for vores grøntsagsdyrkningsbevægelse," siger Harper.
… På en fin juni eftermiddag tester Harper sit nye setup. Han holder et stykke pap taget fra et legetøjssæt til børn. Foran ham står en æske coleslaw oplyst af blå og røde lysdioder. Landingerne "overvåges" af et motion-tracking videokamera lånt af Harper fra PlayStation. Han dækker kammeret med en papplade - dioderne bliver lysere. "Vi kan tage højde for vejrdata og skabe en diodelyskompensationsalgoritme," siger videnskabsmanden, "men systemet vil ikke være i stand til at forudsige regnfuldt eller overskyet vejr. Vi har brug for et lidt mere interaktivt miljø.”
Harper samlede sådan en model af aluminiumslameller og plexiglaspaneler - en slags steril operationsstue. Inde i denne glasblok, der er højere end en mand, lever 50 planter, nogle med rødder hængende ned og automatisk vandet med næringsstoffer.
I sig selv er sådanne metoder ikke unikke: små drivhusbrug har brugt dem i flere år. Innovationen ligger netop i brugen af dioder af blåt og rødt lys, som skaber fotosyntese, samt det kontrolniveau, som Harper har opnået. Drivhuset er bogstaveligt talt proppet med forskellige sensorer, der aflæser atmosfæriske forhold og sender data til en computer. "Med tiden vil dette drivhus blive endnu mere intelligent," forsikrer Harper.
Den bruger et system af etiketter givet til hver plante til at spore væksten af hver plante. "Til dato har ingen gjort dette," siger Harper. "Der har været mange falske rapporter om sådanne eksperimenter, men ingen af dem bestod testen. Der er nu meget information i det videnskabelige samfund om sådanne undersøgelser, men ingen ved med sikkerhed, om de var succesfulde, og i det hele taget, om de rent faktisk blev udført.
Hans mål er at skabe en on-demand grøntsagsproduktionslinje, leveret som Amazon.com. I stedet for at plukke grønne grøntsager (for eksempel, da grønne tomater høstes i Holland om sommeren eller Spanien om vinteren – næringsfattige og smagløse), så send dem hundredvis af kilometer, gas dem for at give et udseende af modenhed – du kan bestille dine tomater her også, men bliver virkelig modne og friske, fra haven, og næsten på næste gade. "Leveringen vil være hurtig," siger Harper. "Ingen smags- eller næringsstoftab i processen!"
Til dato er Harpers største uløste problem med lyskilder. Den bruger både sollys fra et vindue og internetkontrollerede LED'er lavet af den schweiziske startup Heliospectra. Hvis du placerer grøntsagsplantager på kontorbygninger, som Harper foreslår at gøre, så vil der være nok energi fra Solen. "Mine beplantninger bruger kun 10% af lysspektret, resten varmer bare rummet – det er ligesom en drivhuseffekt," forklarer Harper. – Så jeg skal køle drivhuset med vilje, hvilket kræver meget energi og ødelægger selvforsyningen. Men her er et retorisk spørgsmål: hvor meget koster sollys?
I traditionelle "solcelle" drivhuse skal dørene åbnes for at afkøle rummet og reducere den akkumulerede fugtighed – sådan kommer ubudne gæster – insekter og svampe – indenfor. Videnskabelige hold hos virksomheder som Heliospectra og Philips mener, at brugen af Solen er en forældet tilgang. Faktisk bliver det største videnskabelige gennembrud inden for landbruget nu lavet af belysningsvirksomheder. Heliospectra leverer ikke kun lamper til drivhuse, men udfører også akademisk forskning inden for metoder til at accelerere biomassevækst, fremskynde blomstring og forbedre smagen af grøntsager. NASA bruger lamper, de laver i deres eksperiment til at modulere en "mars-rumbase" på Hawaii. Belysning her skabes af paneler med dioder, som har deres egen indbyggede computer. "Du kan sende et signal til en plante, der spørger, hvordan den har det, og til gengæld sender den information om, hvor meget af spektret den bruger, og hvordan den spiser," siger Heliosphere-medleder Christopher Steele fra Gøteborg. "For eksempel er blåt lys ikke optimalt for væksten af basilikum og påvirker dens smag negativt." Solen kan heller ikke oplyse grøntsagerne helt jævnt - dette skyldes skyernes udseende og jordens rotation. "Vi kan dyrke grøntsager uden mørke tønder og pletter, der ser godt ud og smager godt," tilføjer CEO Stefan Hillberg.
Sådanne belysningssystemer sælges til en pris på 4400 pund, hvilket slet ikke er billigt, men efterspørgslen på markedet er meget høj. I dag er der omkring 55 millioner lamper i drivhuse rundt om i verden. "Lamper skal udskiftes hvert 1-5 år," siger Hillberg. "Det er mange penge."
Planter foretrækker dioder frem for sollys. Da dioderne kan placeres direkte over planten, skal den ikke bruge ekstra energi på at skabe stængler, den vokser tydeligt opad og den bladrige del er tykkere. På GreenSenseFarms, den største indendørs vertikale gård i verden, beliggende 50 km fra Chicago, er hele 7000 lamper placeret i to belysningsrum. "Salat dyrket her er mere smagfuld og sprødere," siger administrerende direktør Robert Colangelo. – Vi oplyser hver seng med 10 lamper, vi har 840 senge. Vi får 150 salathoveder fra haven hver 30. dag.”
Sengene er placeret lodret på gården og når 7.6 m i højden. Green Sense-gården bruger teknologien fra den såkaldte "hydro-næringsstoffilm". I praksis betyder det, at næringsrigt vand siver gennem ”jorden” – knuste kokosskaller, som bruges her i stedet for tørv, fordi det er en fornybar ressource. "Fordi bedene er arrangeret lodret, bliver grøntsagerne mindst ti gange tykkere og giver 25 til 30 gange mere end under normale, vandrette forhold," siger Colangelo. "Det er godt for Jorden, fordi der ikke frigives pesticider, plus vi bruger genbrugsvand og genbrugsgødning." "Den bruger meget mindre energi (end konventionel)," siger Colangelo, når han taler om sin grøntsagsfabrik, skabt i samarbejde med Philips, som er den største på planeten.
Colangelo mener, at landbrugsindustrien snart vil udvikle sig i kun to retninger: For det første store, åbne områder beplantet med korn som hvede og majs, som kan opbevares i måneder og langsomt transporteres rundt i verden - disse gårde ligger langt fra byer. For det andet vertikale gårde, der vil dyrke dyre, letfordærvelige grøntsager som tomater, agurker og grøntsager. Hans farm, der åbnede i april i år, forventes at generere 2-3 millioner dollars i årlig omsætning. Colangelo sælger allerede sine signaturprodukter til restauranter og WholeFood-distributionscentret (beliggende kun 30 minutter væk), som leverer friske grøntsager til 48 butikker i 8 amerikanske stater.
"Det næste skridt er automatisering," siger Colangelo. Da bedene er arrangeret lodret, mener anlæggets direktør, at det vil være muligt at bruge robotter og sensorer til at bestemme, hvilke grøntsager der er modne, høste dem og erstatte dem med nye frøplanter. “Det bliver ligesom Detroit med sine automatiserede fabrikker, hvor robotter samler biler. Biler og lastbiler er samlet af dele bestilt af forhandlere, ikke masseproducerede. Vi vil kalde dette "vokser på bestilling". Vi plukker grøntsager, når butikken har brug for dem.”
En endnu mere utrolig innovation inden for landbruget er "shipping container farms". De er lodrette vækstkasser udstyret med et varmesystem, kunstvanding og belysning med diodelamper. Disse beholdere, der er lette at transportere og opbevare, kan stables fire oven på hinanden og placeres lige uden for butikker og restauranter for at forsyne dem med friske grøntsager.
Flere virksomheder har allerede udfyldt denne niche. Florida-baserede Growtainer er en virksomhed, der producerer både hele gårde og on-site løsninger til restauranter og skoler (hvor de bruges som visuelle hjælpemidler i biologi). "Jeg har lagt en million dollars i dette," siger Grotainer CEO Glen Berman, som har ledet orkidédyrkere i Florida, Thailand og Vietnam i 40 år og nu er den største distributør af levende planter i USA og Europa. "Vi har perfektioneret kunstvandings- og belysningssystemerne," siger han. "Vi vokser bedre end naturen selv."
Allerede nu har han snesevis af distributionscentre, hvoraf mange arbejder efter "ejer-forbruger"-systemet: de sælger dig en container, og du dyrker selv grøntsager. Bermans hjemmeside hævder endda, at disse containere er fremragende "live reklame", hvorpå logoer og anden information kan placeres. Andre virksomheder arbejder efter et andet princip – de sælger beholdere med deres eget logo, hvori der allerede vokser grøntsager. Desværre, mens begge ordninger er dyre for forbrugeren.
"Mikrofarme har et omvendt ROI pr. område," siger Paul Lightfoot, CEO for Bright Farms. Bright Farms producerer små drivhuse, der kan placeres ved siden af supermarkedet og dermed reducere leveringstiden og omkostningerne. "Hvis du skal opvarme et rum, er det billigere at opvarme ti kvadratkilometer end hundrede meter."
Nogle landbrugsinnovatorer er ikke fra den akademiske verden, men fra erhvervslivet. Det samme er Bright Farms, som var baseret på non-profitprojektet ScienceBarge fra 2007, en prototype på en innovativ bygård, der var forankret i Hudson River (New York). Det var dengang, supermarkeder rundt om i verden bemærkede en stigende efterspørgsel efter friske, lokalt dyrkede grøntsager.
På grund af det faktum, at 98 % af salat, der sælges i amerikanske supermarkeder, dyrkes i Californien om sommeren og i Arizona om vinteren, er omkostningerne (som inkluderer omkostningerne til vand, som er dyrt i den vestlige del af landet) relativt høje. . I Pennsylvania underskrev Bright Farms en kontrakt med et lokalt supermarked, modtog en skattefradrag for at skabe arbejdspladser i regionen og købte en 120 hektar stor gård. Gården, der bruger et regnvandssystem på taget og vertikale konfigurationer som Saleb Harper's, sælger årligt 2 millioner dollars af sine egne mærkevarer til supermarkeder i New York og nærliggende Philadelphia.
"Vi tilbyder et alternativ til de dyrere, knap så friske West Coast greens," siger Lightfoot. – Letfordærveligt grønt er meget dyrt at transportere over hele landet. Så dette er vores mulighed for at introducere et bedre, friskere produkt. Vi skal ikke bruge penge på langdistanceforsendelse. Vores kerneværdier ligger uden for teknologiens område. Vores innovation er selve forretningsmodellen. Vi er klar til at implementere enhver teknologi, der vil give os mulighed for at opnå resultater."
Lightfoot mener, at containerfarme aldrig vil kunne få fodfæste i store supermarkeder på grund af den manglende tilbagebetaling. "Der er nogle rigtige nicher, som dyre grøntsager til udvalgte restauranter," siger Lightfoot. "Men det vil ikke fungere ved de hastigheder, jeg arbejder med. Selvom sådanne containere for eksempel kan smides ind i marinesoldaternes militærbase i Afghanistan.”
Alligevel bringer innovationer inden for landbruget berømmelse og indkomst. Dette bliver tydeligt, når man ser på gården, der ligger 33 meter under gaderne i North Capham (London-området). Her, i et tidligere luftangrebsly fra Første Verdenskrig, har iværksætteren Stephen Dring og partnere rejst 1 million pund for at konvertere uopkrævet byrum for at skabe banebrydende landbrug, der er bæredygtigt og rentabelt, og som med succes dyrker salat og andet grønt.
Hans virksomhed, ZeroCarbonFood (ZCF, Zero Emission Food), dyrker greens i lodrette stativer ved hjælp af et "tidevand"-system: vand skyller over de voksende greens og opsamles derefter (beriget med næringsstoffer) for at blive genbrugt. Det grønne er plantet i kunstig jord lavet af genbrugte tæpper fra den olympiske landsby i Stratford. Den elektricitet, der bruges til belysning, kommer fra små mikro-hydroelektriske turbiner. "Vi har meget regn i London," siger Dring. "Så vi sætter turbiner i regnvandsafstrømningssystemet, og de giver os energi." Dring arbejder også på at løse et af de største problemer med vertikal dyrkning: varmelagring. "Vi undersøger, hvordan varme kan fjernes og omdannes til elektricitet, og hvordan kuldioxid kan bruges - det virker som steroider på planter."
I det østlige Japan, som blev hårdt ramt af jordskælvet og tsunamien i 2001, forvandlede en kendt plantespecialist en tidligere Sony-halvlederfabrik til verdens næststørste indendørs gård. Med et areal på 2300 m2, gården er oplyst med 17500 lavenergielektroder (fremstillet af General Electric), og producerer 10000 grøntsager om dagen. Virksomheden bag gården - Mirai ("Mirai" betyder "fremtid" på japansk) - arbejder allerede sammen med GE-ingeniører om at etablere en "voksende fabrik" i Hong Kong og Rusland. Shigeharu Shimamura, som står bag skabelsen af dette projekt, formulerede sine planer for fremtiden på denne måde: "Endelig er vi klar til at begynde industrialiseringen af landbruget."
Der er ingen mangel på penge i landbrugssektoren for videnskab lige nu, og det kan ses i det voksende antal innovationer, lige fra dem, der er designet til hjemmebrug (der er en masse interessante projekter på Kickstarter, for eksempel Niwa, som giver dig mulighed for at dyrke tomater hjemme i en smartphone-styret hydroponisk plante), til global. Silicon Valley økonomiske gigant SVGPartners er for eksempel gået sammen med Forbes for at være vært for en international landbrugsinnovationskonference næste år. Men sandheden er, at det vil tage lang tid – et årti eller mere – for innovativt landbrug at vinde en væsentlig del af den globale fødevareindustrikage.
"Det, der virkelig er vigtigt, er, at vi ikke har nogen transportomkostninger, ingen emissioner og minimalt ressourceforbrug," siger Harper. Et andet interessant punkt, som videnskabsmanden bemærkede: en dag vil vi være i stand til at overgå de regionale karakteristika ved dyrkning af vegetabilske produkter. Restauranter vil dyrke grøntsager efter deres smag lige udenfor i særlige beholdere. Ved at ændre lyset, syre-base-balancen, vandets mineralsammensætning eller specifikt begrænse kunstvandingen kan de styre smagen af grøntsager – for eksempel gøre en salat sødere. Gradvist kan du på denne måde skabe dine egne mærkevaregrøntsager. "Der vil ikke være mere 'de bedste druer vokser her og der'," siger Harper. – “Will be” de bedste druer dyrkes på denne farm i Brooklyn. Og den bedste chard kommer fra den gård i Brooklyn. Dette er forbløffende".
Google vil implementere Harpers resultater og hans mikrofarmdesign i cafeteriet i deres Mountain View-hovedkvarter for at fodre medarbejderne med frisk, sund mad. Han blev også kontaktet af et bomuldsfirma, der spurgte, om det var muligt at dyrke bomuld i et så innovativt drivhus (Harper er ikke sikker - måske er det muligt). Harpers projekt, OpenAgProject, har tiltrukket sig bemærkelsesværdig opmærksomhed fra akademikere og offentlige virksomheder i Kina, Indien, Mellemamerika og De Forenede Arabiske Emirater. Og en anden partner tættere på hjemmet, Michigan State University, er ved at forvandle et tidligere 4600 kvadratmeter stort autolager i udkanten af Detroit til, hvad der vil blive verdens største "lodrette grøntsagsfabrik." "Hvor er det bedste sted at forstå automatisering, hvis ikke i Detroit? spørger Harper. – Og nogle spørger stadig, "hvad er den nye industrielle revolution"? Det er hvad hun er!”
* Aeroponics er processen med at dyrke planter i luften uden brug af jord, hvor næringsstoffer leveres til planternes rødder i form af en aerosol
** Aquaponics – højteknologien logisk måde at drive landbrug på, der kombinerer akvakultur – dyrkning af vanddyr og hydroponik – dyrkning af planter uden jord.
***Hydroponik er en jordfri måde at dyrke planter på. Planten har sit rodsystem ikke i jorden, men i et fugtigt (vand, godt beluftet; fast, men fugt- og luftintensivt og ret porøst) medium, godt mættet med mineraler på grund af specielle løsninger. Et sådant miljø bidrager til god iltning af plantens rhizomer.