Incluso entre os seus colegas bastante pouco comúns: xenios creativos e científicos un pouco tolos do Laboratorio de Medios do Instituto Tecnolóxico de Massachusetts (MIT), que está situado preto de Boston (EE. , e científicos delgados e de pelo curto con camisas hawaianas que discuten admirados sobre fórmulas misteriosas debuxadas con xiz nun encerado - Saleb Harper parece ser unha persoa moi pouco común. Mentres os seus compañeiros de investigación científica crean Harper está a traballar: intelixencia artificial, próteses intelixentes, máquinas dobradoras de última xeración e dispositivos médicos que mostran o sistema nervioso humano en 3D. – Cultiva repolos. Durante o ano pasado, transformou o pequeno vestíbulo do quinto andar do Instituto (detrás das portas do seu laboratorio) nun xardín súper tecnolóxico que parece que cobrara vida a partir dunha película de ciencia ficción. Varias variedades de brócolis, tomates e albahaca crecen aquí, aparentemente no aire, bañadas por luces LED de neón azuis e vermellos; e as súas raíces brancas fan que semellan medusas. As plantas envolvían a parede de cristal, de 7 metros de longo e 2.5 metros de alto, de xeito que parece que se envolvesen nun edificio de oficinas. Non é difícil adiviñar que se dás renda solta a Harper e aos seus colegas, nun futuro próximo poderán converter toda a metrópole nun xardín tan vivo e comestible.
"Creo que temos o poder de cambiar o mundo e o sistema alimentario global", di Harper, un home alto e fornido de 34 anos cunha camisa azul e botas de vaqueiro. "O potencial para a agricultura urbana é enorme. E estas non son palabras baleiras. A “agricultura urbana” superou nos últimos anos a fase de “mira, é realmente posible” (durante a cal se fixeron experimentos para cultivar leitugas e hortalizas nos tellados das cidades e en espazos baleiros da cidade) e converteuse nunha auténtica onda de innovación, lanzada por pensadores. firmemente de pé, como Harper. El cofundou o proxecto CityFARM hai un ano, e Harper agora investiga como a alta tecnoloxía pode axudar a optimizar os rendementos vexetais. Ao mesmo tempo, utilízanse sistemas de sensores que monitorizan a necesidade de auga e fertilizantes das plantas, e alimentan as mudas con luz da frecuencia de onda óptima: os díodos, en resposta ás necesidades da planta, envían luz que non só dá vida aos plantas, pero tamén determina o seu sabor. Harper soña que tales plantacións no futuro ocuparán o seu lugar nos tellados dos edificios, en cidades reais onde viven e traballan moitas persoas.
As innovacións que Harper propón introducir poden reducir o custo da agricultura e reducir o seu impacto ambiental. Afirma que medindo e controlando a luz, regando e fertilizando segundo o seu método, é posible reducir o consumo de auga nun 98%, acelerar o crecemento dos vexetais en 4 veces, eliminar completamente o uso de fertilizantes químicos e pesticidas, duplicar o nutricional. valor dos vexetais e mellorar o seu sabor.
A produción de alimentos é un grave problema ambiental. Antes de estar na nosa mesa, adoita facer un percorrido de miles de quilómetros. Kevin Frediyani, xefe de agricultura ecolóxica do Bicton College, unha escola agrícola de Devon, Reino Unido, estimou que o Reino Unido importa o 90% das súas froitas e verduras de 24 países (dos cales o 23% procede de Inglaterra). Resulta que a entrega dunha cabeza de repolo cultivada en España e entregada en camión ao Reino Unido provocará a emisión duns 1.5 kg de emisións nocivas de carbono. Se cultivas esta cabeza no Reino Unido, nun invernadoiro, a cifra será aínda maior: uns 1.8 kg de emisións. "Simplemente non temos suficiente luz e o vidro non aguanta moi ben a calor", sinala Frediyani. Pero se usas un edificio illado especial con iluminación artificial, podes reducir as emisións a 0.25 kg. Frediyani sabe do que fala: anteriormente xestionaba hortas e plantacións de hortalizas no zoolóxico de Paington, onde en 2008 propuxo un método de plantación vertical para cultivar alimentos para animais de forma máis eficiente. Se podemos poñer en marcha estes métodos, conseguiremos alimentos máis baratos, máis frescos e nutritivos, poderemos reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro en millóns de toneladas ao ano, incluso na parte da produción que se refire ao envasado, transporte e clasificación de produtos agrícolas, que en total producen 4 veces máis emisións nocivas que o propio cultivo. Isto pode atrasar significativamente o enfoque da inminente crise alimentaria mundial.
Os expertos da ONU calcularon que en 2050 a poboación mundial crecerá en 4.5 millóns, e o 80% dos habitantes do mundo vivirán en cidades. Xa hoxe en día, o 80% das terras aptas para a agricultura están a ser utilizadas, e os prezos dos produtos están en aumento debido ao aumento das secas e das inundacións. En tales condicións, os innovadores agrícolas volveron a vista nas cidades como unha posible solución ao problema. Despois de todo, as verduras pódense cultivar en calquera lugar, incluso en rañaceos ou en abrigos antiaéreos abandonados.
O número de corporacións que comezan a utilizar tecnoloxías innovadoras de invernadoiro para cultivar hortalizas e alimentalas con LED inclúe, por exemplo, un xigante como Philips Electronics, que ten o seu propio departamento de LED agrícolas. Os científicos que traballan alí están a crear novos tipos de liñas de envasado e sistemas de xestión, explorando as posibilidades das tecnoloxías do microclima, a aeroponía*, a acuaponia**, a hidroponía***, os sistemas de recollida de augas pluviais e mesmo as microturbinas que permiten o aproveitamento da enerxía das tormentas. Pero, ata agora, ninguén foi capaz de facer que tales innovacións paguen. A parte máis difícil é o consumo de enerxía. O sistema hidropónico VertiCorp (Vancouver), que fixo moito ruído na comunidade científica, que foi nomeado Descubrimento do Ano 2012 pola revista TIME, caeu porque. consumiu demasiada electricidade. "Hai moitas mentiras e promesas baleiras nesta zona", di Harper, o fillo dun panadeiro que creceu nunha granxa de Texas. "Isto levou a moitos investimentos desperdiciados e ao colapso de moitas empresas, grandes e pequenas".
Harper asegura que grazas ao aproveitamento das súas urbanizacións será posible reducir o consumo eléctrico nun 80%. A diferenza das tecnoloxías da agricultura industrial protexidas por patentes, o seu proxecto é aberto, e calquera pode utilizar as súas innovacións. Xa hai un precedente para iso, como foi o caso dos cortadores láser e impresoras XNUMXD deseñados polo MIT, que o Instituto fabrica e doa a laboratorios de todo o mundo. "Crearon unha rede de produción que eu vexo como un modelo para o noso movemento de cultivo de hortalizas", di Harper.
… Nunha boa tarde de xuño, Harper está probando a súa nova configuración. Sostén un anaco de cartón extraído dun xogo de xoguetes para nenos. Diante del hai unha caixa de ensalada de col iluminada por LEDs azuis e vermellos. Os desembarques son "controlados" por unha cámara de vídeo de seguimento de movemento prestada por Harper da PlayStation. El cobre a cámara cunha folla de cartón: os díodos fanse máis brillantes. "Podemos ter en conta os datos meteorolóxicos e crear un algoritmo de compensación de iluminación de diodos", di o científico, "Pero o sistema non poderá prever o tempo chuvioso ou nubrado. Necesitamos un ambiente un pouco máis interactivo".
Harper montou tal modelo a partir de lamas de aluminio e paneis de plexiglás: unha especie de quirófano estéril. Dentro deste bloque de vidro, máis alto que un home, viven 50 plantas, algunhas coas raíces colgando e regadas automaticamente con nutrientes.
Por si só, tales métodos non son únicos: as pequenas granxas de invernadoiro utilízanos durante varios anos. A innovación reside precisamente no uso de díodos de luz azul e vermella, que crean a fotosíntese, así como no nivel de control que acadou Harper. O invernadoiro está literalmente cheo de varios sensores que len as condicións atmosféricas e envían datos a un ordenador. "Co tempo, este invernadoiro volverase aínda máis intelixente", asegura Harper.
Utiliza un sistema de etiquetas dadas a cada planta para seguir o crecemento de cada planta. "Ata a data, ninguén fixo isto", di Harper. "Houbo moitos informes falsos deste tipo de experimentos, pero ningún deles pasou a proba. Agora hai moita información na comunidade científica sobre este tipo de estudos, pero ninguén sabe con certeza se tiveron éxito e, en xeral, se realmente se levaron a cabo.
O seu obxectivo é crear unha liña de produción de vexetais baixo demanda, entregada como Amazon.com. En lugar de coller verduras verdes (por exemplo, como os tomates verdes recóllense nos Países Baixos no verán ou en España no inverno, pobres en nutrientes e insípidos), envíalles centos de quilómetros, gasémolos para que teñan a aparencia de madurez. os teus tomates tamén aquí, pero están moi maduros e frescos, do xardín e case na rúa seguinte. "A entrega será rápida", di Harper. "Non hai perda de sabor nin de nutrientes no proceso!"
Ata a data, o maior problema sen resolver de Harper son as fontes de luz. Utiliza tanto a luz solar dunha fiestra como os LED controlados por internet feitos pola startup suíza Heliospectra. Se colocas plantacións de vexetais en edificios de oficinas, como suxire Harper, entón haberá suficiente enerxía do Sol. "As miñas plantacións só usan o 10% do espectro luminoso, o resto só quenta o cuarto; é como un efecto invernadoiro", explica Harper. – Entón teño que arrefriar o invernadoiro adrede, que require moita enerxía e destrúe a autosuficiencia. Pero aquí hai unha pregunta retórica: canto custa a luz solar?
Nos invernadoiros "solares" tradicionais, hai que abrir as portas para arrefriar a habitación e reducir a humidade acumulada -así entran hóspedes non convidados -insectos e fungos-. Os equipos científicos de corporacións como Heliospectra e Philips cren que usar o Sol é un enfoque obsoleto. De feito, o maior avance científico no campo da agricultura está a facer agora as empresas de iluminación. Heliospectra non só fornece lámpadas para invernadoiros, senón que tamén realiza investigacións académicas no campo dos métodos para acelerar o crecemento da biomasa, acelerar a floración e mellorar o sabor dos vexetais. A NASA está a usar lámpadas que fabrican no seu experimento para modular unha "base espacial marciana" en Hawai. A iluminación aquí é creada por paneis con díodos, que teñen o seu propio ordenador incorporado. "Podes enviar un sinal a unha planta preguntando como se sente e, a cambio, envía información sobre canto do espectro usa e como come", di Christopher Steele, co-líder de Heliosphere, de Gotemburgo. "Por exemplo, a luz azul non é óptima para o crecemento da albahaca e afecta negativamente ao seu sabor". Ademais, o Sol non pode iluminar os vexetais de forma perfectamente uniforme - isto débese á aparición de nubes e á rotación da Terra. "Podemos cultivar vexetais sen barrís escuros e manchas que teñan un bo aspecto e bo sabor", engade o CEO Stefan Hillberg.
Estes sistemas de iluminación véndense a un prezo de 4400 libras, que non é nada barato, pero a demanda no mercado é moi alta. Hoxe, hai preto de 55 millóns de lámpadas en invernadoiros en todo o mundo. "As lámpadas teñen que ser substituídas cada 1-5 anos", di Hillberg. "Iso é moito diñeiro".
As plantas prefiren os díodos á luz solar. Dado que os díodos pódense colocar directamente sobre a planta, non ten que gastar enerxía extra na creación de talos, crece claramente cara arriba e a parte frondosa é máis espesa. En GreenSenseFarms, a granxa vertical cuberta máis grande do mundo, situada a 50 km de Chicago, hai ata 7000 lámpadas situadas en dúas salas de iluminación. "A leituga cultivada aquí é máis sabrosa e crocante", di o CEO Robert Colangelo. – Iluminamos cada cama con 10 lámpadas, temos 840 camas. Recibimos 150 cabezas de leitugas da horta cada 30 días”.
As camas están dispostas verticalmente na explotación e alcanzan os 7.6 m de altura. A granxa Green Sense utiliza a tecnoloxía da chamada "película de hidronutrientes". Na práctica, isto significa que a auga rica en nutrientes percola a través do "solo": cascas de coco trituradas, que se usan aquí en lugar da turba, porque é un recurso renovable. "Debido a que as camas están dispostas verticalmente, os vexetais crecen polo menos dez veces máis grosos e producen entre 25 e 30 veces máis que en condicións normais e horizontais", di Colangelo. "É bo para a Terra porque non hai emisións de pesticidas, ademais de que estamos a usar auga reciclada e fertilizantes reciclados". "Utiliza moita menos enerxía (que convencional)", di Colangelo, falando da súa fábrica de hortalizas, creada en conxunto con Philips, que é a máis grande do planeta.
Colangelo cre que pronto a industria agrícola desenvolverase en só dúas direccións: primeiro, grandes espazos abertos plantados con grans como trigo e millo, que poden almacenarse durante meses e transportarse lentamente por todo o mundo: estas granxas están situadas lonxe das cidades. En segundo lugar, granxas verticais que cultivarán vexetais caros e perecedoiros como tomates, pepinos e verduras. Espérase que a súa granxa, que abriu en abril deste ano, xere entre 2 e 3 millóns de dólares en facturación anual. Colangelo xa vende os seus produtos característicos a restaurantes e ao centro de distribución WholeFood (situado a só 30 minutos de distancia), que entrega verduras frescas a 48 tendas de 8 estados dos Estados Unidos.
"O seguinte paso é a automatización", di Colangelo. Dado que as camas están dispostas verticalmente, o director da planta cre que será posible utilizar robótica e sensores para determinar que vexetais están maduros, recollelos e substituílos por novas mudas. "Será como Detroit coas súas fábricas automatizadas onde os robots montan coches. Os automóbiles e camións son montados a partir de pezas pedidas polos concesionarios, non producidas en serie. Chamaremos a isto "crecer á orde". Recolleremos verduras cando a tenda as necesite".
Unha innovación aínda máis incrible no campo da agricultura é as "granxas de contedores de envío". Son caixas de cultivo verticais equipadas cun sistema de calefacción, rego e iluminación con lámpadas de diodos. Estes envases, fáciles de transportar e almacenar, pódense apilar catro uns encima dos outros e colocarse xusto fóra das tendas e restaurantes para proporcionarlles verduras frescas.
Varias empresas xa cubriron este nicho. Growtainer, con sede en Florida, é unha empresa que produce tanto granxas enteiras como solucións in situ para restaurantes e escolas (onde se usan como axudas visuais en bioloxía). "Poñei un millón de dólares a isto", di o conselleiro delegado de Grotainer, Glen Berman, que dirixiu os produtores de orquídeas en Florida, Tailandia e Vietnam durante 40 anos e agora é o maior distribuidor de plantas vivas en Estados Unidos e Europa. "Perfeccionamos os sistemas de rego e iluminación", di. "Crecemos mellor que a propia natureza".
Xa conta con ducias de centros de distribución, moitos dos cales funcionan segundo o sistema "propietario-consumidor": véndenche un recipiente e ti mesmo cultivas hortalizas. O sitio web de Berman mesmo afirma que estes contedores son unha excelente "publicidade en directo" na que se poden colocar logotipos e outra información. Outras empresas traballan cun principio diferente: venden envases co seu propio logotipo, nos que xa están a medrar hortalizas. Desafortunadamente, aínda que ambos esquemas son caros para o consumidor.
"As microgranxas teñen un ROI inverso por área", di Paul Lightfoot, CEO de Bright Farms. Bright Farms produce pequenos invernadoiros que se poden colocar xunto ao supermercado, reducindo así o tempo e o custo da entrega. "Se necesitas quentar unha habitación, é máis barato quentar dez quilómetros cadrados que cen metros".
Algúns innovadores agrícolas non son da academia senón da empresa. Tamén o é Bright Farms, que se baseou no proxecto sen ánimo de lucro de 2007 ScienceBarge, un prototipo dunha granxa urbana innovadora que estaba fondeada no río Hudson (Nova York). Foi entón cando os supermercados de todo o mundo notaron unha crecente demanda de verduras frescas cultivadas localmente.
Debido ao feito de que o 98% da leituga vendida nos supermercados dos Estados Unidos se cultiva en California no verán e en Arizona no inverno, o seu custo (que inclúe o custo da auga, que é caro no oeste do país) é relativamente alto. . En Pensilvania, Bright Farms asinou un contrato cun supermercado local, recibiu un crédito fiscal por crear emprego na rexión e comprou unha granxa de 120 hectáreas. A granxa, que utiliza un sistema de auga de choiva no tellado e configuracións verticais como a de Saleb Harper, vende anualmente 2 millóns de dólares de verduras de marca propia a supermercados de Nova York e a proximidade de Filadelfia.
"Ofrecemos unha alternativa aos verdes da costa oeste máis caros e non tan frescos", di Lightfoot. – Os verdes perecedoiros son moi caros de transportar por todo o país. Así que esta é a nosa oportunidade de presentar un produto mellor e máis fresco. Non temos que gastar cartos en envíos de longa distancia. Os nosos valores fundamentais están fóra do ámbito da tecnoloxía. A nosa innovación é o propio modelo de negocio. Estamos preparados para implementar calquera tecnoloxía que nos permita acadar resultados”.
Lightfoot cre que as granxas de contedores nunca poderán facerse un punto nos grandes supermercados por mor da falta de amortización. "Hai algúns nichos reais, como verduras caras para restaurantes selectos", di Lightfoot. "Pero non funcionará ás velocidades coas que estou a traballar. Aínda que estes contedores poden, por exemplo, ser lanzados á base militar dos marines en Afganistán".
Aínda así, as innovacións na agricultura traen fama e ingresos. Isto faise evidente cando miras a granxa, situada a 33 metros baixo as rúas de North Capham (zona de Londres). Aquí, nun antigo refuxio antiaéreo da Primeira Guerra Mundial, o empresario Stephen Dring e os seus socios recaudaron 1 millón de libras para converter espazos urbanos non reclamados para crear unha agricultura de vangarda que sexa sostible e rendible e que cultive con éxito leitugas e outras verduras.
A súa empresa, ZeroCarbonFood (ZCF, Zero Emission Food), cultiva verduras en bastidores verticais mediante un sistema de "marea": a auga lava sobre as verduras en crecemento e despois recóllese (enriquecida con nutrientes) para ser reutilizada. O verdor está plantado en chan artificial feito de alfombras recicladas da Vila Olímpica de Stratford. A electricidade utilizada para a iluminación procede de pequenas turbinas microhidroeléctricas. "Temos moita choiva en Londres", di Dring. "Así que poñemos turbinas no sistema de escorrentía de augas pluviais e alimentándonos de enerxía". Dring tamén está a traballar para resolver un dos maiores problemas do cultivo vertical: o almacenamento de calor. "Estamos explorando como se pode eliminar a calor e converterse en electricidade, e como se pode usar o dióxido de carbono: actúa como esteroides nas plantas".
No leste de Xapón, que foi duramente afectado polo terremoto e o tsunami de 2001, un coñecido especialista en plantas converteu unha antiga fábrica de semicondutores Sony na segunda granxa interior máis grande do mundo. Cunha superficie de 2300 m2, a granxa está iluminada con 17500 electrodos de baixa enerxía (fabricados por General Electric), e produce 10000 cabezas de verduras ao día. A empresa detrás da granxa - Mirai ("Mirai" significa "futuro" en xaponés) - xa está a traballar con enxeñeiros de GE para montar unha "fábrica en crecemento" en Hong Kong e Rusia. Shigeharu Shimamura, que está detrás da creación deste proxecto, formulou os seus plans para o futuro deste xeito: "Finalmente, estamos preparados para comezar a industrialización da agricultura".
Non faltan cartos no sector agrario da ciencia agora mesmo, e isto pódese ver no crecente número de innovacións, que van dende aquelas deseñadas para uso doméstico (hai moitos proxectos interesantes en Kickstarter, por exemplo, Niwa, que permite cultivar tomates na casa nunha planta hidropónica controlada por teléfono intelixente), a global. O xigante económico de Silicon Valley SVGPartners, por exemplo, uniu forzas con Forbes para organizar unha conferencia internacional de innovación agrícola o próximo ano. Pero a verdade é que tardará moito tempo -unha década ou máis- para que a agricultura innovadora gañe unha parte importante do pastel mundial da industria alimentaria.
"O que é realmente importante é que non teñamos custos de transporte, nin emisións e un consumo mínimo de recursos", di Harper. Outro punto interesante que sinalou o científico: algún día poderemos superar as características rexionais do cultivo de produtos vexetais. Os restaurantes cultivarán verduras ao seu gusto, no exterior, en recipientes especiais. Cambiando a luz, o equilibrio ácido-base, a composición mineral da auga ou limitando específicamente o rego, poden controlar o sabor das verduras, por exemplo, facer unha ensalada máis doce. Aos poucos, deste xeito podes crear as túas propias verduras de marca. "Non haberá máis 'as mellores uvas crecen aquí e alí'", di Harper. - "Serán" as mellores uvas que se cultivan nesta granxa de Brooklyn. E as mellores acelgas veñen desa granxa de Brooklyn. Isto é incrible".
Google vai implementar os descubrimentos de Harper e o seu deseño de microfarm na cafetería da súa sede de Mountain View para alimentar aos empregados con alimentos frescos e saudables. Tamén foi contactado por unha empresa de algodón que lle preguntou se era posible cultivar algodón nun invernadoiro tan innovador (Harper non está seguro, quizais sexa posible). O proxecto de Harper, o OpenAgProject, atraeu notablemente a atención de académicos e empresas públicas de China, India, América Central e os Emiratos Árabes Unidos. E outro socio máis próximo a casa, a Universidade Estatal de Michigan, está a piques de converter un antigo almacén de automóbiles de 4600 metros cadrados nos arredores de Detroit no que se converterá na "fábrica de vexetais vertical" máis grande do mundo. "Onde é o mellor lugar para entender a automatización, se non en Detroit? pregunta Harper. – E algúns aínda se preguntan, “que é a nova revolución industrial”? Iso é ela!"
* A aeroponía é o proceso de cultivo de plantas no aire sen o uso do solo, no cal os nutrientes son entregados ás raíces das plantas en forma de aerosol.
** Acuaponia: alta tecnoloxíaunha forma lóxica de cultivo que combina a acuicultura - cultivo de animais acuáticos e hidroponía - cultivo de plantas sen solo.
***A hidroponía é unha forma sen chan de cultivar plantas. A planta ten o seu sistema de raíces non no chan, senón nun medio de aire húmido (auga, ben aireado; sólido, pero intensivo en humidade e aire e bastante poroso), ben saturado de minerais, debido a solucións especiais. Tal ambiente contribúe a unha boa osixenación dos rizomas da planta.