Fins i tot entre els seus col·legues força inusuals: genis creatius i científics una mica bojos del Laboratori de Mitjans de l'Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), que es troba a prop de Boston (EUA), on els taurons inflables gegants pengen del sostre, les taules sovint estan decorades amb caps de robots. , i científics prims i de cabell curt amb camises hawaianes discutint admirats sobre fórmules misterioses dibuixades amb guix en una pissarra: Saleb Harper sembla ser una persona molt inusual. Mentre els seus col·legues de recerca científica creen Harper treballa: intel·ligència artificial, pròtesis intel·ligents, màquines plegables de nova generació i dispositius mèdics que mostren el sistema nerviós humà en 3D. – Conrea cols. Durant l'any passat, ha transformat el petit vestíbul del cinquè pis de l'Institut (darrere de les portes del seu laboratori) en un jardí súper tecnològic que sembla que hagués cobrat vida a partir d'una pel·lícula de ciència-ficció. Aquí creixen diverses varietats de bròquil, tomàquets i alfàbrega, aparentment a l'aire, banyades per llums LED de neó blau i vermell; i les seves arrels blanques els fan semblar meduses. Les plantes s'embolicaven al voltant de la paret de vidre, de 7 metres de llargada i 2.5 metres d'alçada, de manera que semblava com si s'emboliquessin al voltant d'un edifici d'oficines. No és difícil endevinar que si doneu via lliure a Harper i als seus col·legues, en un futur proper podran convertir tota la metròpoli en un jardí tan viu i comestible.
"Crec que tenim el poder de canviar el món i el sistema alimentari global", diu Harper, un home alt i corpulent de 34 anys amb camisa blava i botes de vaquer. “El potencial de l'agricultura urbana és enorme. I aquestes no són paraules buides. L'"agricultura urbana" en els darrers anys ha superat la fase de "mira, és realment possible" (durant la qual es van fer experiments per cultivar enciams i verdures als terrats de la ciutat i als espais buits de la ciutat) i s'ha convertit en una autèntica onada d'innovació, llançada per pensadors. fermament dempeus, com Harper. Va cofundar el projecte CityFARM fa un any, i Harper ara investiga com l'alta tecnologia pot ajudar a optimitzar els rendiments vegetals. Al mateix temps, s'utilitzen sistemes de sensors que controlen la necessitat d'aigua i fertilitzants de les plantes, i alimenten les plàntules amb llum de la freqüència d'ona òptima: els díodes, en resposta a les necessitats de la planta, envien llum que no només dóna vida a plantes, sinó que també determina el seu gust. Harper somia que aquestes plantacions en el futur ocuparan el seu lloc als terrats dels edificis, a les ciutats reals on molta gent viu i treballa.
Les innovacions que Harper proposa introduir poden reduir el cost de l'agricultura i reduir el seu impacte ambiental. Afirma que mesurant i controlant la llum, regant i fertilitzant segons el seu mètode, és possible reduir el consum d'aigua en un 98%, accelerar el creixement de les hortalisses per 4 vegades, eliminar completament l'ús de fertilitzants químics i pesticides, duplicar la nutrició. valor de les verdures i millorar-ne el gust.
La producció d'aliments és un greu problema ambiental. Abans d'estar a la nostra taula, sol fer un recorregut de milers de quilòmetres. Kevin Frediyani, cap d'agricultura ecològica del Bicton College, una escola agrícola de Devon, Regne Unit, ha estimat que el Regne Unit importa el 90% de les seves fruites i verdures de 24 països (dels quals el 23% prové d'Anglaterra). Resulta que el lliurament d'un cap de col conreat a Espanya i lliurat en camió al Regne Unit comportarà l'emissió d'uns 1.5 kg d'emissions nocives de carboni. Si conreu aquest cap al Regne Unit, en un hivernacle, la xifra serà encara més alta: uns 1.8 kg d'emissions. "No tenim prou llum i el vidre no aguanta gaire la calor", assenyala Frediyani. Però si utilitzeu un edifici especial aïllat amb il·luminació artificial, podeu reduir les emissions a 0.25 kg. Frediyani sap de què parla: anteriorment va gestionar horts i plantacions d'hortalisses al zoo de Paington, on l'any 2008 va proposar un mètode de plantació vertical per fer créixer l'alimentació animal de manera més eficient. Si podem posar en marxa aquests mètodes, aconseguirem aliments més barats, frescos i nutritius, podrem reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle en milions de tones anuals, inclosa la part de la producció que fa referència a l'envasament, transport i classificació de productes agrícoles, que en total produeixen 4 vegades més emissions nocives que el propi cultiu. Això pot retardar significativament l'enfocament de la imminent crisi alimentària mundial.
Els experts de l'ONU han calculat que l'any 2050 la població mundial augmentarà en 4.5 milions, i el 80% dels habitants del món viuran a les ciutats. Actualment ja s'utilitza el 80% de la terra apta per a l'agricultura, i els preus dels productes estan augmentant a causa de l'augment de les sequeres i les inundacions. En aquestes condicions, els innovadors agrícoles han posat la mirada en les ciutats com a possible solució al problema. Al cap i a la fi, les verdures es poden conrear a qualsevol lloc, fins i tot als gratacels o als refugis antiaeròdics abandonats.
El nombre de corporacions que comencen a utilitzar tecnologies innovadores d'hivernacle per cultivar hortalisses i alimentar-les amb LED inclou, per exemple, un gegant com Philips Electronics, que té el seu propi departament de LED agrícoles. Els científics que hi treballen estan creant nous tipus de línies d'envasament i sistemes de gestió, explorant les possibilitats de les tecnologies del microclima, aeroponia*, aquaponia**, hidroponia***, sistemes de recollida d'aigua de pluja i fins i tot microturbines que permeten l'ús de l'energia de la tempesta. Però fins ara, ningú ha estat capaç de fer que aquestes innovacions donin els seus fruits. La part més difícil és el consum d'energia. El sistema hidropònic VertiCorp (Vancouver), que va fer molt de soroll a la comunitat científica, que va ser nomenat descobriment de l'any 2012 per la revista TIME, es va estavellar perquè. consumit massa electricitat. "Hi ha moltes mentides i promeses buides en aquesta zona", diu Harper, el fill d'un forner que va créixer en una granja de Texas. "Això ha provocat moltes inversions malgastades i el col·lapse de moltes empreses grans i petites".
Harper afirma que gràcies a l'ús de les seves urbanitzacions es podrà reduir el consum elèctric en un 80%. A diferència de les tecnologies d'agricultura industrial protegides per patents, el seu projecte és obert, i qualsevol pot utilitzar les seves innovacions. Ja hi ha un precedent d'això, com va ser el cas de les talladores làser i les impressores XNUMXD dissenyades pel MIT, que l'Institut fabrica i dona a laboratoris d'arreu del món. "Van crear una xarxa de producció que veig com un model per al nostre moviment de cultiu d'hortalisses", diu Harper.
… En una bona tarda de juny, Harper està provant la seva nova configuració. Sosté un tros de cartró extret d'un joc de joguines per a nens. Davant seu hi ha una caixa de coleslaw il·luminada amb LED blaus i vermells. Els aterratges estan "controlats" per una càmera de vídeo de seguiment de moviment prestada per Harper de PlayStation. Cobreix la cambra amb una làmina de cartró: els díodes es tornen més brillants. "Podem tenir en compte les dades meteorològiques i crear un algorisme de compensació d'il·luminació de díodes", diu el científic, "però el sistema no serà capaç de predir el temps plujós o ennuvolat. Necessitem un entorn una mica més interactiu".
Harper va muntar aquest model a partir de llistons d'alumini i panells de plexiglàs: una mena de quiròfan estèril. Dins d'aquest bloc de vidre, més alt que un home, hi viuen 50 plantes, algunes amb arrels penjades i regades automàticament amb nutrients.
Per si mateixos, aquests mètodes no són únics: les petites granges d'hivernacle els fan servir durant diversos anys. La innovació rau precisament en l'ús de díodes de llum blava i vermella, que crea la fotosíntesi, així com el nivell de control que Harper ha aconseguit. L'hivernacle està literalment farcit de diversos sensors que llegeixen les condicions atmosfèriques i envien dades a un ordinador. "Amb el temps, aquest hivernacle es tornarà encara més intel·ligent", assegura Harper.
Utilitza un sistema d'etiquetes donades a cada planta per fer un seguiment del creixement de cada planta. "Fins ara, ningú ha fet això", diu Harper. "Hi ha hagut molts informes falsos d'aquests experiments, però cap d'ells va passar la prova. Ara hi ha molta informació a la comunitat científica sobre aquests estudis, però ningú sap amb certesa si van tenir èxit i, en general, si realment es van dur a terme.
El seu objectiu és crear una línia de producció de verdures sota demanda, lliurada com Amazon.com. En lloc de recollir verdures verdes (per exemple, com els tomàquets verds es cullen als Països Baixos a l'estiu o a Espanya a l'hivern -pobres en nutrients i insípids), després enviar-los centenars de quilòmetres, gas-los per donar-li l'aspecte de maduresa-, podeu demanar-los. els vostres tomàquets també aquí, però queden molt madurs i frescos, del jardí, i gairebé al carrer següent. "El lliurament serà ràpid", diu Harper. "No hi ha pèrdua de sabor ni de nutrients en el procés!"
Fins ara, el major problema sense resoldre de Harper és amb les fonts de llum. Utilitza tant la llum solar d'una finestra com els LED controlats per Internet fabricats per la startup suïssa Heliospectra. Si col·loqueu plantacions d'hortalisses als edificis d'oficines, com suggereix Harper, llavors hi haurà prou energia del Sol. "Les meves plantacions només utilitzen el 10% de l'espectre de llum, la resta només escalfa l'habitació; és com un efecte hivernacle", explica Harper. – Així que he de refredar l'hivernacle a propòsit, que requereix molta energia i destrueix l'autosuficiència. Però aquí hi ha una pregunta retòrica: quant costa la llum solar?
En els hivernacles "solars" tradicionals, s'han d'obrir les portes per refredar l'habitació i reduir la humitat acumulada; així és com entren hostes no convidats -insectes i fongs-. Els equips científics de corporacions com Heliospectra i Philips creuen que utilitzar el Sol és un enfocament obsolet. De fet, el major avenç científic en el camp de l'agricultura l'estan fent ara les empreses d'il·luminació. Heliospectra no només subministra làmpades per a hivernacles, sinó que també realitza investigacions acadèmiques en el camp dels mètodes per accelerar el creixement de la biomassa, accelerar la floració i millorar el gust de les verdures. La NASA està utilitzant làmpades que fan en el seu experiment per modular una "base espacial marciana" a Hawaii. La il·luminació aquí es crea mitjançant panells amb díodes, que tenen el seu propi ordinador integrat. "Podeu enviar un senyal a una planta preguntant com se sent i, a canvi, envia informació sobre quina part de l'espectre utilitza i com menja", diu el co-líder de Heliosphere, Christopher Steele, de Göteborg. "Per exemple, la llum blava no és òptima per al creixement de l'alfàbrega i afecta negativament el seu sabor". A més, el Sol no pot il·luminar els vegetals de manera perfectament uniforme, això es deu a l'aparició de núvols i a la rotació de la Terra. "Podem conrear hortalisses sense barrils foscos i taques que tinguin un bon aspecte i bon gust", afegeix el CEO Stefan Hillberg.
Aquests sistemes d'il·luminació es venen a un preu de 4400 lliures, que no és gens barat, però la demanda al mercat és molt alta. Avui dia, hi ha uns 55 milions de làmpades als hivernacles a tot el món. "Les làmpades s'han de substituir cada 1-5 anys", diu Hillberg. "Això són molts diners".
Les plantes prefereixen els díodes a la llum solar. Com que els díodes es poden col·locar directament a sobre de la planta, no ha de gastar energia addicional per crear tiges, creix clarament cap amunt i la part frondosa és més gruixuda. A GreenSenseFarms, la granja vertical interior més gran del món, situada a 50 km de Chicago, hi ha fins a 7000 llums en dues sales d'il·luminació. "L'enciam que es cultiva aquí és més saborós i cruixent", diu el director general Robert Colangelo. – Il·luminem cada llit amb 10 làmpades, tenim 840 llits. Tenim 150 enciams de l'hort cada 30 dies”.
Els llits es disposen verticalment a la finca i arriben als 7.6 m d'alçada. La granja Green Sense utilitza la tecnologia de l'anomenada "pel·lícula hidronutrient". A la pràctica, això vol dir que l'aigua rica en nutrients filtra pel "sòl": closques de coco triturades, que s'utilitzen aquí en lloc de la torba, perquè és un recurs renovable. "Com que els llits estan disposats verticalment, les verdures creixen almenys deu vegades més gruixudes i produeixen de 25 a 30 vegades més que en condicions horitzontals normals", diu Colangelo. "És bo per a la Terra perquè no hi ha cap alliberament de pesticides, a més estem utilitzant aigua reciclada i fertilitzant reciclat". "Fa servir molta menys energia (que la convencional)", diu Colangelo, parlant de la seva fàbrica de verdures, creada conjuntament amb Philips, que és la més gran del planeta.
Colangelo creu que aviat la indústria agrícola es desenvoluparà en només dues direccions: en primer lloc, grans espais oberts plantats amb grans com el blat i el blat de moro, que es poden emmagatzemar durant mesos i transportar lentament arreu del món: aquestes granges es troben lluny de les ciutats. En segon lloc, granges verticals que cultivaran verdures costoses i peribles com ara tomàquets, cogombres i verdures. S'espera que la seva granja, que es va obrir a l'abril d'aquest any, generi entre 2 i 3 milions de dòlars en facturació anual. Colangelo ja ven els seus productes d'autor als restaurants i al centre de distribució WholeFood (situat a només 30 minuts), que lliura verdures fresques a 48 botigues de 8 estats dels EUA.
"El següent pas és l'automatització", diu Colangelo. Com que els llits estan disposats verticalment, el director de la planta creu que serà possible utilitzar robòtica i sensors per determinar quines verdures estan madures, collir-les i substituir-les per noves plàntules. “Serà com Detroit amb les seves fàbriques automatitzades on els robots munten cotxes. Els cotxes i camions es munten a partir de peces encarregades pels distribuïdors, no produïdes en massa. A això l'anomenarem "creixement a l'ordre". Recollirem verdures quan la botiga les necessiti".
Una innovació encara més increïble en el camp de l'agricultura són les "granges de contenidors d'enviament". Són caixes de cultiu vertical equipades amb sistema de calefacció, reg i il·luminació amb làmpades de díode. Aquests contenidors, fàcils de transportar i emmagatzemar, es poden apilar quatre uns sobre els altres i col·locar-los just a l'exterior de les botigues i restaurants per proveir-los de verdures fresques.
Diverses empreses ja han omplert aquest nínxol. Growtainer, amb seu a Florida, és una empresa que produeix granges senceres i solucions in situ per a restaurants i escoles (on s'utilitzen com a ajuda visual en biologia). "Vaig posar un milió de dòlars en això", diu el director general de Grotainer, Glen Berman, que ha liderat els productors d'orquídies a Florida, Tailàndia i Vietnam durant 40 anys i ara és el major distribuïdor de plantes vives als EUA i Europa. "Hem perfeccionat els sistemes de reg i il·luminació", diu. "Creixem millor que la naturalesa mateixa".
Ja té desenes de centres de distribució, molts dels quals funcionen segons el sistema “propietari-consumidor”: et venen un contenidor, i tu mateix conrees hortalisses. El lloc web de Berman fins i tot afirma que aquests contenidors són una excel·lent "publicitat en directe" on es poden col·locar logotips i altra informació. Altres empreses treballen amb un principi diferent: venen envasos amb el seu propi logotip, en els quals ja creixen verdures. Malauradament, tot i que ambdós esquemes són cars per al consumidor.
"Les microgranges tenen un ROI invers per àrea", diu Paul Lightfoot, director general de Bright Farms. Bright Farms produeix petits hivernacles que es poden col·locar al costat del supermercat, reduint així el temps i el cost del lliurament. "Si necessites escalfar una habitació, és més barat escalfar deu quilòmetres quadrats que cent metres".
Alguns innovadors agrícoles no provenen de l'acadèmia sinó de les empreses. També Bright Farms, que es basava en el projecte sense ànim de lucre ScienceBarge del 2007, un prototip d'una granja urbana innovadora que estava ancorada al riu Hudson (Nova York). Va ser llavors quan els supermercats de tot el món van notar una demanda creixent de verdures fresques de cultiu local.
A causa del fet que el 98% de l'enciam venut als supermercats dels EUA es conrea a Califòrnia a l'estiu i a Arizona a l'hivern, el seu cost (que inclou el cost de l'aigua, que és car a l'oest del país) és relativament elevat. . A Pennsilvània, Bright Farms va signar un contracte amb un supermercat local, va rebre un crèdit fiscal per crear llocs de treball a la regió i va comprar una granja de 120 hectàrees. La granja, que utilitza un sistema d'aigua de pluja al terrat i configuracions verticals com la de Saleb Harper, ven anualment 2 milions de dòlars dels seus verds de marca als supermercats de Nova York i la propera Filadèlfia.
"Oferim una alternativa als verds de la costa oest més cars i no tan frescos", diu Lightfoot. – Els verds peribles són molt cars de transportar a tot el país. Per tant, aquesta és la nostra oportunitat per presentar un producte millor i més fresc. No hem de gastar diners en enviaments de llarga distància. Els nostres valors fonamentals es troben fora de l'àmbit de la tecnologia. La nostra innovació és el propi model de negoci. Estem preparats per implementar qualsevol tecnologia que ens permeti aconseguir resultats”.
Lightfoot creu que les granges de contenidors mai no podran assentar-se als grans supermercats a causa de la manca de recuperació. "Hi ha alguns nínxols reals, com ara verdures cars per a restaurants selectes", diu Lightfoot. "Però no funcionarà a les velocitats amb què estic treballant. Tot i que aquests contenidors es poden llançar, per exemple, a la base militar dels marines a l'Afganistan".
Tot i així, les innovacions en l'agricultura aporten fama i ingressos. Això es fa evident quan mirem la granja, situada a 33 metres sota els carrers de North Capham (zona de Londres). Aquí, en un antic refugi antiaeri de la Primera Guerra Mundial, l'empresari Stephen Dring i els seus socis han recaptat 1 milió de lliures per convertir l'espai urbà no reclamat per crear una agricultura d'avantguarda que sigui sostenible i rendible, i que conrei amb èxit enciam i altres verdures.
La seva empresa, ZeroCarbonFood (ZCF, Zero Emission Food), conrea verdures en bastidors verticals mitjançant un sistema de "marea": l'aigua s'aboca sobre els verds en creixement i després es recull (enriqueix amb nutrients) per ser reutilitzada. La vegetació està plantada en terra artificial feta de catifes reciclades de la Vila Olímpica de Stratford. L'electricitat utilitzada per a la il·luminació prové de petites turbines microhidroelèctriques. "Tenim molta pluja a Londres", diu Dring. "Així que posem turbines al sistema d'escorrentia d'aigua de pluja i ens alimenten amb energia". Dring també treballa per resoldre un dels majors problemes del cultiu vertical: l'emmagatzematge de calor. "Estem explorant com es pot eliminar la calor i convertir-lo en electricitat, i com es pot utilitzar el diòxid de carboni: actua com esteroides a les plantes".
A l'est del Japó, que es va veure durament afectat pel terratrèmol i el tsunami del 2001, un conegut especialista en plantes va convertir una antiga fàbrica de semiconductors de Sony en la segona granja interior més gran del món. Amb una superfície de 2300 m2, la granja està il·luminada amb 17500 elèctrodes de baix consum (fabricats per General Electric) i produeix 10000 caps de verdures al dia. L'empresa que hi ha darrere de la granja, Mirai ("Mirai" significa "futur" en japonès), ja està treballant amb enginyers de GE per establir una "fàbrica en creixement" a Hong Kong i Rússia. Shigeharu Shimamura, que està darrere de la creació d'aquest projecte, va formular els seus plans de futur d'aquesta manera: "Finalment, estem preparats per començar la industrialització de l'agricultura".
Ara mateix no hi falten diners en el sector agrícola de la ciència, i això es veu en el nombre creixent d'innovacions, que van des de les dissenyades per a ús domèstic (hi ha molts projectes interessants a Kickstarter, per exemple, Niwa, que permet conrear tomàquets a casa en una planta hidropònica controlada per telèfon intel·ligent), a global. El gegant econòmic de Silicon Valley SVGPartners, per exemple, ha unit forces amb Forbes per acollir una conferència internacional d'innovació agrícola l'any vinent. Però la veritat és que passarà molt de temps, una dècada o més, perquè l'agricultura innovadora guanyi una part important del pastís mundial de la indústria alimentària.
"El que és realment important és que no tenim costos de transport, sense emissions i un consum mínim de recursos", diu Harper. Un altre punt interessant que va assenyalar el científic: algun dia podrem superar les característiques regionals del cultiu de productes vegetals. Els restaurants cultivaran verdures al seu gust, just a l'exterior, en contenidors especials. En canviar la llum, l'equilibri àcid-base, la composició mineral de l'aigua, o limitant específicament el reg, poden controlar el gust de les verdures, per exemple, fer una amanida més dolça. A poc a poc, així podreu crear les vostres pròpies verdures de marca. "No hi haurà més 'els millors raïms creixen aquí i allà'", diu Harper. – "Serà" el millor raïm que es conrea en aquesta granja de Brooklyn. I les millors bledes prové d'aquella granja de Brooklyn. Això és increïble".
Google implementarà les troballes de Harper i el seu disseny de microgranja a la cafeteria de la seu de Mountain View per alimentar els empleats amb aliments frescos i saludables. També va ser contactat per una empresa de cotó que li va preguntar si era possible cultivar cotó en un hivernacle tan innovador (Harper no està segur, potser és possible). El projecte de Harper, l'OpenAgProject, ha cridat l'atenció notable d'acadèmics i empreses públiques a la Xina, l'Índia, Amèrica Central i els Emirats Àrabs Units. I un altre soci més proper a casa, la Universitat Estatal de Michigan, està a punt de convertir un antic magatzem d'automòbils de 4600 peus quadrats als afores de Detroit en el que es convertirà en la "fàbrica vertical de verdures" més gran del món. "On és el millor lloc per entendre l'automatització, si no a Detroit? pregunta Harper. – I alguns encara es pregunten, “què és la nova revolució industrial”? Això és el que és!"
* L'aeroponia és el procés de fer créixer plantes a l'aire sense utilitzar el sòl, en el qual els nutrients s'entreguen a les arrels de les plantes en forma d'aerosol.
** Aquaponia: alta tecnologiauna forma lògica de conreu que combina l'aqüicultura –cultivar animals aquàtics i hidroponia– cultivar plantes sense terra.
***La hidroponia és una manera de cultivar plantes sense sòl. La planta té el seu sistema radicular no a terra, sinó en un medi d'aire humit (aigua, ben airejat; sòlid, però intensiu en humitat i aire i força porós), ben saturat de minerals, a causa de solucions especials. Aquest entorn contribueix a una bona oxigenació dels rizomes de la planta.