Навіть серед своїх вельми незвичайних колег - творчих геніїв і злегка божевільних вчених Медіа-лабораторії Технологічного інституту Массачусетсу (MIT), який розташований недалеко від Бостона (США), де зі стелі звисають гігантські надувні акули, столи нерідко прикрашають робо-голови, і худі, коротко стрижені вчені в гавайських сорочках із захопленням обговорюють загадкові формули, намальовані крейдою на дошці, - Салеб Харпер здається дуже незвичайною людиною. У той час як його соратники по науковому пошуку создаютіскусственное: штучний інтелект, «розумні» протези, складні машини нового покоління і медичні прилади, які відображатимуть нервову систему людини в 3D, Харпер працює наднатуральним- він вирощує капусту. За минулий рік він перетворив невелике лобі Інституту на п'ятому поверсі (за дверима своєї лабораторії), в Супертехнологічний сад, який немов перенесли в життя з науково-фантастичного фільму. Кілька сортів брокколі, помідори і базилік ростуть тут, здається, прямо в повітрі, залиті синім і червоним неоновим світлом світлодіодних ламп; і їхні білі коріння роблять їх схожими на медуз. Рослини обвили скляну стіну довжиною в 7 і висотою 2.5 метра так, що здається, ніби вони обплели офісна будівля. Неважко здогадатися, що, якщо дати волю Гарпера і його колегами, вони в недалекому майбутньому можуть перетворити цілий мегаполіс в такий ось живий і їстівний садок.
«Я вірю, що ми здатні змінити світ і світову продуктову систему, - говорить Харпер, високий і кремезний чоловік 34 років, в синій сорочці і ковбойських чоботях. - Потенціал міського фермерства величезний. І це не пусті слова". «Міське фермерство» в останні роки переросло фазу «дивіться, це дійсно можливо» (під час якої були проведені експерименти з вирощування салату і овочів на міських дахах і в порожніх міських просторах) і стало справжньою хвилею інновацій, яку запустили мислителі, твердо стоять на своїх ногах - такі, як Харпер. Рік тому він став засновником проекту CityFARM ( «Міська ферма») і тепер Харпер досліджує, як за допомогою високих технологій оптимізувати врожайність овочів. При цьому використовуються сенсорні системи, які відстежують потреба рослин у воді та добривах, і живлять сходи світлом оптимальної хвильової частоти: діоди у відповідь на потреби рослини посилають світло, який не тільки дає рослинам життя, а й визначає їх смакові якості. Харпер мріє про те, що такі плантації в майбутньому займуть своє місце на дахах будівель - в реальних містах, де живе і працює безліч людей.
Інновації, які пропонує впровадити Харпер, можуть скоротити собівартість сільського господарства і знизити його навантаження на екологію. Він стверджує, що вимірюючи і контролюючи освітленість, полив і підживлення добрив по його методу, можна скоротити споживання води на 98%, прискорити зростання овочів в 4 рази, повністю позбутися від застосування хімічних добрив і пестицидів, подвоїти харчову цінність овочів і поліпшити їхній смак.
Фахівці ООН підрахували, що до 2050 року населення планети зросте на 4.5 млрд, і 80% жителів Землі будуть жити в містах. Уже сьогодні використовується 80% земель, придатних для сільського господарства, а ціни на продукцію підвищуються у зв'язку з частими засухами і повенями. В таких умовах вчені, які займаються інноваціями в галузі сільського господарства, звернули свій погляд на міста як можливе рішення проблеми. Адже овочі можна вирощувати де завгодно, навіть на хмарочосах або в занедбаних бомбосховищах.
Харпер стверджує, що завдяки використанню його розробок, вдасться скоротити споживання електроенергії на 80%. На відміну від технологій промислового сільського господарства, захищених патентами, його проект відкритий, і його інноваціями може скористатися будь-який бажаючий. Прецедент такої вже є, так було з розробленими MIT лазерними різаками і тривимірними принтерами - Інститут проводить їх і пропонує в дар лабораторіям, в усьому світі. «Вони створили виробничу мережу, яку я бачу моделлю нашого руху по вирощуванню овочів», - говорить Харпер.
Харпер зібрав таку модель з алюмінієвих рейок і плексігласовий панелей - щось на кшталт стерильною операційною. Усередині цього скляного блоку вище людського зросту живуть 50 рослин, причому коріння деяких звисають і автоматично зрошуються поживними речовинами.
Самі по собі такі методи не унікальні: невеликі парникові господарства користуються ними вже кілька років. Інновація полягає саме у використанні діодів синього і червоного світла, який створює фотосинтез, а також того рівня контролю, якого домігся Харпер. Парник буквально нашпигований різними сенсорами, які зчитують атмосферні умови і посилають дані в комп'ютер. «З часом цей парник стане ще більш інтелектуальним», - запевняє Харпер.
Він використовує систему міток, якими наділене кожну рослину, щоб відстежувати зростання кожного насадження. «На сьогоднішній день ніхто ще не робив подібного, - стверджує Харпер. - Було багато неправдивих повідомлень про подібні експерименти, але жодне з них не пройшло перевірку. У науковому середовищі зараз багато інформації про подібні дослідженнях, але ніхто не знає напевно, чи увінчалися вони успіхом, і взагалі, чи проводилися в дійсності ».
Його мета - створити лінію виробництва овочів на вимогу, з доставкою, як на Amazon.com. Замість того, щоб збирати овочі зеленими (наприклад, як влітку в Голландії або взимку в Іспанії збирають зелені помідори - бідні поживними речовинами і позбавлені смаку), потім відправляти їх за сотні кілометрів, обробляти газом, щоб надати видимість зрілості - можна замовити свої помідори і тут ж отримати дійсно стиглими і свіжими, з грядки, і мало не на сусідній вулиці. «Доставка буде невідкладною, - говорить Харпер. - Ніякої втрати смаку або поживних речовин в процесі! »
На сьогоднішній день найбільша невирішена Харпером проблема - в джерелах світла. Він використовує як сонячне світло з вікна, так і контрольовані по Інтернету світлодіоди, вироблені швейцарським стартапом Heliospectra. Якщо розмістити овочеві плантації на офісні будівлі, як припускає зробити Харпер, то досить буде енергії Сонця. «Мої насадження використовують тільки 10% світлового спектру, решта просто зігріває кімнату - це як парниковий ефект, - пояснює Харпер. - Так що мені доводиться спеціально охолоджувати парник, що вимагає великої кількості енергії і руйнує самоокупність. Але ось риторичне питання: скільки коштує сонячне світло? »
У традиційних «сонячних» парниках, двері доводиться відкривати, щоб охолодити приміщення і знизити накапливаемую вологість - так всередину потрапляють непрохані гості - комахи і грибки. Наукові колективи таких корпорацій, як Heliospectraі Philipsсчітают, що використовувати Сонце - застарілий підхід. Насправді ж, найбільший науковий прорив в області сільського господарства роблять зараз саме освітлювальні компанії. «Геліоспектра» не тільки поставляє лампи для парників, а й проводить академічні дослідження в області методів прискорення приросту біомаси, прискорення цвітіння і поліпшення смакових якостей овочів. NASAіспользует лампи, які вони ж виробляють, в своєму експерименті по модулювання «марсіанської космічної бази» на Гаваях. Освітлення тут створюють панелі з діодами, що володіють власним вбудованим комп'ютером. «Ви можете надіслати рослині сигнал із запитом того, як воно себе почуває, і у відповідь він посилає інформацію про те, яку частину спектру воно використовує і як харчується, - повідомляє один з керівників« геліосфери »Крістофер Стилі, з Гетеборга. - Наприклад, синє світло не оптимальний для росту базиліка, і несприятливо позначається на його смак ». Також Сонце не може висвітлювати овочі абсолютно рівномірно - це пов'язано з появою хмар і обертанням Землі. «Ми можемо виростити овочі без темних бочків і плям, які відмінно виглядають і гарні на смак», - додає генеральний директор компанії Стефан Хіллберг.
Такі системи освітлення продаються за ціною від 4400 фунтів стерлінгів, тобто зовсім не дешево, але попит на ринку дуже великий. У наші дні в парниках по всьому світу налічується близько 55 мільйонів ламп. «Замінювати лампи доводиться кожні 1-5 років, - каже Хіллберг, - Це чималі гроші».
Рослини воліють діоди сонячного світла. Так як діоди можна розмістити прямо над рослиною, йому не доводиться витрачати зайву енергію на створення стебел, воно росте чітко вгору і листова частина виходить гущі. У господарстві GreenSenseFarms, найбільшої закритої вертикальної фермі в світі, яка знаходиться в 50 км від Чикаго, цілих 7000 ламп розміщені в двох освітлювальних залах. «Салат, вирощений тут, має більш яскравим смаком, він більш хрусткий, - стверджує генеральний директор компанії Роберт Коланжело. - Ми висвітлюємо кожну грядку 10 лампами, у нас 840 грядок. Ми отримуємо по 150 качанів салату з грядки кожні 30 днів ».
Грядки розташовані на фермі вертикально, і досягають 7.6 м в висоту. На фермі «Грін Сенс» використовується технологія так званої «гідро-нутріентной плівки». На практиці це означає, що збагачена живильними речовинами вода просочується крізь «грунт» - подрібнені кокосові шкаралупи, які тут використовують замість торфу, тому що це поновлюваний ресурс. «Так як грядки розташовані вертикально, овочі ростуть як мінімум в десять разів густішим і приносять урожай в 25-30 разів більший, ніж в нормальних, горизонтальних умовах», - повідомляє Коланжело. «Це добре для Землі, тому що немає нікого викиду пестицидів, до того ж ми використовуємо вторинну воду і вторинні добрива». «Вона використовує набагато менше енергії (ніж звичайна)», - заявляє Коланжело, говорячи про свою овочевій фабриці, створеної спільно з Philipsі яка є найбільшою на планеті.
«Наступний крок - автоматизація», - каже Коланжело. Так як грядки розташовані вертикально, директор підприємства вважає, що можна буде використовувати робототехніку та сенсори, щоб визначати, які овочі дозріли, збирати їх, і заміщати новим саджанцями. «Це буде як Детройт з його автоматизованими заводами, на яких машини збирають роботи. Легкові автомобілі і вантажівки збираються з частин на замовлення від дилерів, а не серійно. У нас це буде називатися «вирощування на замовлення». Ми будемо збирати овочі, коли вони потрібні магазину ».
Ще більш неймовірна інновація в галузі сільського господарства - «ферми контейнерів для доставки». Вони являють собою вертикальні короби для вирощування, оснащені системою підігріву, зрошення та освітлення діодними лампами. Ці контейнери, зручні в доставці і зберіганні, можна складувати по чотири штуки один на одного і розміщувати прямо зовні магазинів і ресторанів для забезпечення їх свіжими овочами.
Кілька компаній вже зайняли цю нішу. У Флориді працює Growtainer ( «Контейнер зростання») - компанія, яка виробляє як цілі ферми, так і локальні рішення для ресторанів і шкіл (де вони використовуються як наочні посібники з біології). «Я вклав в це мільйон доларів», - говорить гендиректор «Гроутейнера» Глен Берман, який протягом 40 років керував вирощуванням орхідей у Флориді, Таїланді і В'єтнамі, а на сьогодні є найбільшим дистриб'ютором живих рослин в США і Європі. «Ми довели до досконалості системи зрошення і освітлення, - стверджує він. - Ми вирощуємо краще, ніж сама природа ».
«Мікрофермой мають зворотний розрахунок окупності по площі», - говорить Пол Лайтфут, гендиректор Bright Farms. «Брайт Фармс» виробляє маленькі парники, які можна поставити поруч з супермаркетом, таким чином скорочуючи час і вартість доставки. «Якщо вам треба нагріти приміщення - дешевше опалювати десять квадратних кілометрів, ніж сто метрів».
У зв'язку з тим, що 98% салату, який продається в супермаркетах США, вирощують в Каліфорнії влітку і в Арізоні взимку, його собівартість (в яку закладається вартість води, дорогий на заході країни) порівняно висока. У Пенсільванії «Брайт Фармс» уклали контракт з місцевим супермаркетом, отримали податкову пільгу за створення робочих місць в регіоні і викупили ферму на 120 гектарів. Ця ферма, яка використовує систему забору дощової води з даху і застосовує вертикальні конфігурації, як у Салеба Харпера, щорічно продає під своєю маркою зелені на 2 мільйони доларів - в супермаркети в Нью-Йорку і прилеглу Філадельфію.
«Ми пропонуємо альтернативу більш дорогий і не настільки свіжої зелені із Західного узбережжя, - каже Лайтфут. - швидкопсувний зелень дуже дорого возити через всю країну. Так що це наша можливість впровадити кращий, більш свіжий продукт. Нам не доводиться витрачатися на далеку доставку. Наші основні цінності лежать поза сферою технологій. Наша інновація - сама бізнес-модель. Ми готові впроваджувати будь-які технології, які дозволять нам досягати результату ».
Лайтфут вважає, що контейнерні ферми так і не зможуть закріпитися в великих супермаркетах через не окупності. «Є кілька реальних ніш - наприклад, дорога зелень для обраних ресторанів, - говорить Лайтфут. - Але це не спрацює при таких оборотах, з якими працюють я. Хоча такі контейнери можна, наприклад, закинути на військову базу морських піхотинців до Афганістану ».
І все-таки інновації в сільському господарстві приносять популярність і доходи. Це стає очевидно, якщо поглянути на розташовану в 33 метрах під вулицями Північного Кепхема (район Лондона) ферму. Тут, в колишньому бомбосховищі часів Першої світової війни, підприємець Стівен Дрінг з партнерами, зібравши 1 млн. Фунтів стерлінгів на конверсію незатребуваних міських просторів, створив передове фермерське господарство, екологічно чисте і прибуткове, і успішно вирощує салат та іншу зелень.
Його компанія, ZeroCarbonFood (ZCF, «Їжа нульового викиду»), вирощує зелень в вертикальних стійках, використовуючи «приливну» систему: вода омиває зростаючу зелень і потім збирається (збагачена живильними речовинами), щоб бути використаною знову. Зелень посаджена в штучний ґрунт, зроблену з вдруге використаних килимів з Олімпійського селища в Стратфорді. Що використовується для освітлення електрику приходить від невеликих мікро-гідроелектричних турбін. «У нас в Лондоні багато опадів, - каже Дрінг. - Так що ми розмістили турбіни в системі дощових стоків - вони і живлять нас енергією ». Дрінг також працює над вирішенням однієї з головних проблем вертикального вирощування - акумуляції зайвого тепла. «Ми досліджуємо, як можна видаляти тепло і перетворювати його в електроенергію, а також як використовуватися двоокис вуглецю - вона діє на рослини як стероїди».
«Що дійсно важливо - у нас немає витрат на транспортування, немає шкідливих викидів і мінімальний витрата ресурсів" - говорить Харпер. Ще один цікавий момент, який зазначив учений: одного разу ми зможемо перевершити регіональні особливості вирощування овочевої продукції. Ресторани будуть вирощувати овочі на свій смак, прямо зовні, в особливих контейнерах. Змінюючи показники освітленості, кислотно-лужного балансу, мінеральний склад води або спеціально обмежуючи зрошення, вони зможуть контролювати смак овочів - скажімо, зробити салат солодше. Поступово так можна створити власні фірмові овочі. «Більше не буде такого, що« найкращий виноград росте там-то і там-то, - каже Харпер. - «Буде« кращий виноград вирощують на ось цій фермі в Брукліні. А найкращий мангольд вирощують на ось тієї фермі в Брукліні. Це приголомшливо".
Компанія Googleсобірается впровадити знахідки Харпера і дизайн його мікрофермой в кафетерії їх генерального офісу в Маунтін-В'ю, щоб годувати співробітників свіжої, корисною їжею. А ще з ним зв'язалася компанія з виробництва бавовни - з питанням, чи можна вирощувати бавовну в подібному інноваційному парнику (Харпер не впевнений - може бути, і можна). Проект Харпера - OpenAgProject - привернув помітна увага в академічному середовищі і з боку державних компаній Китаю, Індії, Центральної Америки і ОАЕ. А інший партнер - ближче до дому - Державний Університет штату Мічиган - збирається перетворити колишній склад автомобілів площею 4600 квадратних метрів на околиці Детройта в щось, що стане найбільшою в світі «фабрикою по вертикальному вирощування овочів». «Де краще розбираються в автоматизації, як не в Детройті? - запитує Харпер. - І деякі ще запитують, «що таке нова індустріальна революція»? Це вона і є! »
* Аеропоніка - процес вирощування рослин в повітряному середовищі без використання грунту, при якому поживні речовини до коренів рослин доставляються у вигляді аерозолю
** аквапоніка - високотехно логічний спосіб ведення сільського господарства, що поєднує водне господарство - вирощування водних тварин і гідропоніки - вирощування рослин без грунту.
*** Гідропоніка - безпідставний спосіб вирощування рослин. рослина
знаходиться своєю кореневою системою не в землі, а у волого-повітряної (водної, добре аеріруемой; твердої, але волого і повітряною ємкістю і досить пористі) середовищі, добре насиченою мінеральними речовинами, за рахунок спеціальних розчинів. Таке середовище сприяє гарному насиченню киснем кореневища рослини.