benvenuto a
Agricoltura moderna
!
Zach Yohannes, un entusiasta studente universitario alla Stanford University, sta perfezionando un'idea che, secondo lui, potrebbe un giorno nutrire tutta l'umanità con cibo locale utilizzando meno terra e meno pesticidi. Yohannes è cresciuto con un 1, Fattoria di 500 acri nella Central Valley della California, dove ha imparato ad irrigare contemporaneamente 20 acri di frutteti di noci, ma sogna che la prossima generazione misurerà i terreni agricoli in metri cubi invece che in acri. La scorsa estate, l'imprenditore ottimista ha deciso di dimostrare che l'agricoltura idroponica indoor su larga scala non è solo possibile, ma anche economicamente sostenibile.
In un sistema idroponico, una soluzione acquosa ricca di nutrienti circola attraverso le radici delle piante e sostituisce la necessità di terriccio e fertilizzanti tradizionali. Questa tecnica fantascientifica consente agli agricoltori e ai giardinieri di coltivare cibo in cucine e scantinati, su davanzali e tetti. “La tecnologia c'è, le risorse ci sono, i soldi ci sono - una specie di - quello di cui abbiamo bisogno è che sia fatto, "dice Yohannes. Yohannes ha fornito tutta la luce, acqua, aria e sostanze nutritive necessarie per crescere oltre 2, 000 piante in coltura idroponica. Coltivava pomodori, semi di soia, lattuga ed erbe aromatiche su rack 8'x8'x30 "in un magazzino adattato nella fattoria della sua famiglia. La coltivazione convenzionale richiede una spaziatura più ampia delle piante e mentre 500 piedi quadrati di terreno possono produrre in genere solo 500 cespi di lattuga, Yohannes ha coltivato 850 cespi di lattuga nella stessa quantità di spazio.
Una volta una tendenza di nicchia dominata principalmente dai coltivatori in vaso indoor, l'idroponica potrebbe finalmente fare breccia nel mainstream. I suoi sostenitori promettono che cambierà il futuro dell'agricoltura americana. Ma prima la tecnologia idroponica deve superare i propri limiti, che hanno trattenuto i progressi per oltre 70 anni.
Correva l'anno 1940. Parigi era occupata dal Terzo Reich. Hitler, Mussolini e Hirohito avevano appena firmato i documenti per formare l'Alleanza dell'Asse. Nel frattempo, William Frederick Gericke, professore all'Università della California Berkeley, pubblicò tranquillamente un libro su una tecnologia innovativa che pensava avrebbe posto fine alla guerra. La sua invenzione, che chiamò idroponica, consentirebbe ai paesi di produrre più cibo con meno risorse. “Nazioni come Italia e Giappone, ” ha scritto Gericke, “che sono preoccupati da popolazioni affollate e terreni agricoli inadeguati, potrebbero facilmente moltiplicare la loro produzione di generi alimentari molteplici, “spazzando via la necessità di espansione territoriale.
Gli scienziati avevano sperimentato soluzioni nutritive in laboratorio sin dal 1860, quando il chimico agricolo tedesco W. Knop iniziò a isolare i composti chimici nel suolo per studiare i fertilizzanti, ma, Gerick ha scritto, "Gli scienziati non sono riusciti a realizzare il vero valore di un principio che essi stessi hanno applicato negli esperimenti di laboratorio". Invece di utilizzare i nutrienti per migliorare la qualità del suolo, Gericke voleva che gli agricoltori di tutta l'America sostituissero i loro campi di grano e patate con i complessi sistemi idroponici che ha sviluppato da anni di sperimentazione con diverse combinazioni di nutrienti e condizioni di crescita. I suoi sistemi prototipo per pomodori, fiori e insalata hanno portato a raccolti che hanno superato le pratiche standard per la coltivazione convenzionale in campo all'epoca.
Gericke sognava che l'idroponica avrebbe cambiato radicalmente il modo in cui il cibo veniva coltivato in tutto il mondo. Non è stato così.
L'esercito americano ha usato la tecnologia di Gericke per nutrire le truppe di stanza su piccole isole nell'Oceano Pacifico. Il generale Douglas MacArthur lo portò ai giapponesi dopo la guerra e lo usarono per coltivare 3,18 milioni di libbre di frutta e verdura fresca. L'edizione del 1953 di L'insegnante di biologia americana ha incaricato gli insegnanti di diffondere le idee di Gericke in classe, rivendicando, "l'allievo che coltiva il primo pomodoro o il ravanello più grande sarà un eroe della scuola tanto quanto il quarterback che lancia il passaggio vincente!"
Gericke sognava che l'idroponica avrebbe cambiato radicalmente il modo in cui il cibo veniva coltivato in tutto il mondo. Non è stato così.
Come mai? Un coltivatore alle prime armi deve fare un investimento sostanziale; acquisto di pompe, tubi, bacini, luci, filtri dell'aria, ventilatori e sostanze nutritive oltre a tutti i materiali richiesti da un giardiniere convenzionale. Poi c'è il costo dell'elettricità necessaria per far funzionare il sistema. "I costi operativi possono essere piuttosto alti perché devi fornire tutti quei fattori che normalmente ottieni gratuitamente all'aperto, ” Yohannes riconosce, spiegando i limiti finanziari dell'idroponica.
La coltura idroponica richiede anche una conoscenza approfondita della chimica, botanica, idraulica e agricoltura. Mentre Gericke cercava di convincere gli agricoltori ad adottare i suoi complicati metodi idroponici, i progressi biotecnologici nei semi ibridi si sono rivelati un modo più semplice ed economico per gli agricoltori tradizionali di aumentare i loro raccolti. Le politiche del governo hanno sostenuto apertamente i metodi di allevamento di materie prime su larga scala. La legge sull'alimentazione e l'agricoltura del 1965 stabiliva fermamente un sostegno finanziario per le pratiche agricole tradizionali e gli agricoltori continuavano a crescere nel suolo; quasi dimenticando il brillante futuro promesso dai sistemi idroponici di Gericke.
Ma c'era un gruppo di agricoltori che trovava le invenzioni di Gericke non solo utili, ma redditizio. Dopo che l'amministrazione Nixon ha reso troppo rischioso coltivare marijuana all'aperto, i coltivatori di vasi cercavano riparo all'interno. E una volta lì, Il sistema idroponico di Gericke era lì per aiutarli a prosperare.
Moce, un serio appassionato di coltura idroponica, lavora in un negozio di coltivazione fuori Boston. Gli viene chiesto di essere indicato con il suo soprannome in questo articolo perché "il lato oscuro dell'industria" permea ancora i segmenti della cultura della comunità idroponica.
A causa dell'elevato investimento iniziale, “Non è possibile coltivare verdure per un valore di mille dollari nel breve termine. Il concetto è fantastico e si ripagherà da solo nel tempo, ma è un ritorno gocciolante, "dice Moce. In alternativa, un raccolto relativamente piccolo di marijuana può imporre prezzi che ripagheranno molto rapidamente l'investimento di un coltivatore.
Mentre la maggior parte dei finanziamenti per la ricerca nelle università è andata verso metodi agricoli convenzionali, investimenti nel settore idroponico al dettaglio – stimolati, in non piccola parte, dai coltivatori di marijuana - sono stati lasciati guidare lo sviluppo della tecnologia negli anni '70.
‘Non mi interessa chi coltiva cosa. Una pianta è una pianta. Ma è frustrante, sai? Gliel'ho detto, Ehi fratello, questa è solo una pianta tra le migliaia che puoi coltivare.'
Ora che gli orticoltori stanno adottando l'idroponica per industrie più "legittime", nuovi negozi idroponici come quello di Moce stanno cercando di eliminare le associazioni con il mercato nero. segni che leggono, “Qualsiasi discorso di sostanze illegali e ti verrà chiesto di andartene immediatamente, ” riveste le pareti della sua bottega, ma molti potenziali clienti chiedono ancora di coltivare marijuana. “Non mi interessa chi coltiva cosa, "dice Moce. “Una pianta è una pianta. Ma è frustrante, sai? Gliel'ho detto, 'Ehi fratello, questa è solo una pianta tra le migliaia che puoi coltivare.'”
Moce afferma che oggi le persone coltivano ortaggi in idroponica per molte ragioni diverse. La coltura idroponica consente alle persone di coltivare piante molto più densamente di quanto non consenta l'agricoltura convenzionale, quindi molti dei clienti di Moce sono hobbisti che vivono in piccole case senza terreno sufficiente per un orto convenzionale.
La crescente preoccupazione del pubblico per l'ambiente e le emissioni di carbonio significa che gli americani vogliono coltivare cibo localmente e in nuovi luoghi. “Abbiamo già diviso l'atomo e siamo andati sulla luna. Possiamo mettere un peperone in un condominio, "dice Moce.
La speranza di Yohannes è che l'agricoltura verticale possa fornire prodotti freschi, prodotti locali alle comunità del centro città. “Stiamo cercando di nutrire le persone perché sarà un vero problema che dovremo affrontare nelle nostre vite, "dice Yohannes. "Questo è solo un modo per combatterlo nel modo più efficiente e sostenibile possibile".
Ma non tutti sono convinti. Melissa Brechner, il direttore del Controlled Environment Agriculture Hydroponic Technology Transfer Center della Cornell University, pensa che i sogni di Yohannes di agricoltura verticale siano inverosimili, al massimo. “La gente dice che vogliamo portare cibo sano alle persone dei centri urbani, ma il vero problema con i centri urbani è che il cibo sano costa un sacco di soldi”.
Brechner ha sottolineato che Yohannes ha bisogno di vendere i suoi prodotti a un premio per mantenere la redditività, ma questo impedisce alle persone che vuole sfamare di acquistarlo. Secondo Brechner, un coltivatore idroponico urbano pagherà sempre di più di un coltivatore convenzionale in campo perché deve pagare per il sole. “Le piante crescono in proporzione diretta alla luce. Quindi se dai loro più luce, allora migliorerai la tua resa, "dice Brechner.
"L'enorme quantità di energia necessaria per far crescere le cose nel magazzino - diremmo nei nostri momenti più appassionati che è irresponsabile dal punto di vista ambientale".
Brechner indica il lavoro del suo ex collega alla Cornell, Louis Albright. Tenendo conto dell'illuminazione e del riscaldamento di un magazzino chiuso o di un grattacielo, Albright ha calcolato che per coltivare verticalmente un cespo di lattuga occorrono quasi tre volte più chilowattora rispetto a quelli necessari per coltivarlo in una serra di vetro fuori città. Anche quando si tiene conto del costo del carbonio della spedizione di lattuga in massa, ha scoperto che è ancora più rispettoso dell'ambiente coltivare la lattuga lontano dai centri urbani.
Albright ha anche scoperto che il grano, una delle colture più consumate d'America, non è geneticamente adatto per la produzione idroponica. Ha calcolato che attualmente costa 23 dollari di elettricità produrre abbastanza grano per una pagnotta di pane in un magazzino chiuso.
Brechner evidenzia un'altra importante vulnerabilità con la produzione idroponica su larga scala. Un'interruzione di corrente interromperà la circolazione della soluzione nutritiva. Con la maggior parte dei sistemi, questo potrebbe distruggere un'intera stagione di raccolti in breve tempo. Dal punto di vista di Brechner, la tecnologia idroponica non è progredita in modo significativo dai tempi di Gericke. Finché i sistemi idroponici costano più denaro e richiedono più risorse rispetto alle tecniche di coltivazione convenzionali, Brechner rimane contrario all'agricoltura idroponica. “Capisco il valore di rendere le piante sane più visibili ai residenti, " lei dice. "Ma l'enorme quantità di energia che serve per far crescere le cose nel magazzino - diremmo nei nostri momenti più appassionati che è irresponsabile dal punto di vista ambientale".
Gene Giacomelli, il direttore del Controlled Environment Agriculture Center (CEAC) presso l'Università dell'Arizona, incontra ogni giorno le preoccupazioni di Brechner. L'idroponica non può competere con l'agricoltura convenzionale quando si tratta di costi di avviamento, ma Giacomelli pensa che l'idroponica possa diventare molto più efficiente in termini di risorse, così efficiente da poter letteralmente nutrire un pianeta. Il pianeta che ha in mente, però, non è nostro.
La NASA ha incaricato CEAC di creare un sistema di supporto vitale biorigenerativo idroponico per gli astronauti in missioni estese sulla luna o su Marte. Giacomelli sta perfezionando un sistema a circuito chiuso in cui le piante consumano l'anidride carbonica e i rifiuti liquidi dell'astronauta e, a loro volta, le piante forniscono ossigeno agli astronauti, acqua fresca e cibo. Il modulo attuale si basa su un complesso sistema informatico con monitor a infrarossi per garantire che ogni pianta cresca al suo massimo potenziale. Giacomelli ha affermato che il suo sistema idroponico ad alta tecnologia potrebbe adattarsi a un tubo di seicento piedi cubi e fornire a un singolo astronauta tutto il suo fabbisogno giornaliero di ossigeno e acqua e circa la metà delle sue calorie giornaliere. Un prototipo è attualmente in fase di sperimentazione al Polo Sud.
Giacomelli ha affermato che il suo sistema idroponico ad alta tecnologia potrebbe adattarsi a un tubo di seicento piedi cubi e fornire a un singolo astronauta tutto il suo fabbisogno giornaliero di ossigeno e acqua e circa la metà delle sue calorie giornaliere.
Giacomelli ha ammesso che la tecnologia per il modulo è attualmente troppo costosa per l'uso nelle città americane, ma lui dice, "È molto facile indicare argomenti che verranno immediatamente tradotti nelle applicazioni della Terra". Giacomelli prevede che la sua ricerca cambierà il modo in cui tutti gli agricoltori pensano alla produttività.
“Le persone inizieranno a guardare i chili per metro quadrato per ingresso di acqua, nutrizione, lavoro o energia”. Poiché i sistemi in crescita diventano sempre più apprezzati per il loro uso efficiente delle risorse, le persone realizzeranno il potenziale che risiede in un sistema idroponico a ciclo chiuso. I sistemi già idroponici possono utilizzare dal 60 al 90 percento in meno di acqua rispetto ai metodi convenzionali.
I principali progressi nella tecnologia delle serre consentono ai coltivatori idroponici di utilizzare la luce solare naturale, integrata con luci artificiali nelle regioni più scure e durante la bassa stagione, per coltivare le piante in modo più efficiente qui sulla Terra.
Man mano che i consumatori diventano sempre più consapevoli della provenienza e della coltivazione del loro cibo, sembra che potremmo entrare in una nuova era dell'idroponica. Moce può attestare il crescente interesse tra gli hobbisti e i fai-da-te da cortile, ma la crescente domanda sociale combinata con i recenti progressi tecnologici significa che l'idroponica ha un nuovo potenziale per influenzare il sistema alimentare, nel modo in cui una volta sognava William Frederick Gericke.
Aziende come Lufa Farms a Montreal, BrightFarms a Philadelphia e Gotham Greens a New York stanno coltivando cibo in idroponica in serre giganti direttamente sui tetti dei supermercati. Sfruttano la luce naturale disponibile riducendo significativamente i costi di trasporto. Vendendo direttamente ai mercati sottostanti, i loro prodotti idroponici possono teoricamente avere un prezzo competitivo rispetto ai prodotti convenzionali.
I rendimenti sempre crescenti della potenza di calcolo dalla legge di Moore e l'automazione efficiente stanno rendendo le operazioni idroponiche su larga scala più accessibili anche agli agricoltori più inesperti. Allevamenti merci vecchi, container di spedizione in metallo con isolamento intenso e un sistema idroponico standardizzato che "può essere messo ovunque nel mondo, in qualsiasi ambiente, ” secondo il coordinatore della comunicazione per la start-up con sede a Boston, Rebecca Liebmann. Dice che un proprietario di un ristorante in Minnesota può crescere durante i mesi invernali e produrne 13, 000 libbre di basilico fresco all'anno.
L'investimento iniziale è ancora alto. Per $ 60, 000 un nuovo agricoltore riceve un container 8'x40' pieno di tutto ciò di cui ha bisogno per iniziare a coltivare sul posto. “Un computer tablet all'interno controlla tutto:l'illuminazione, il pH e la temperatura, "dice Liebman. In un'area più piccola dell'ingombro di tre posti auto, una singola persona che lavora otto ore alla settimana può coltivare un acro di verdure a foglia verde. Liebman afferma che la "fattoria di carico" si ripaga da sola in 9-12 mesi perché l'agricoltore raccoglie prodotti di alta qualità ogni settimana, tutto l'anno. Dopo l'investimento iniziale, che è probabilmente meno costoso del costo di un acro di terra, i costi annuali rimangono sotto i $ 5, 000 dollari.
"Abbiamo esaminato ciò che tutti gli altri hanno sbagliato e poi lo abbiamo risolto:abbiamo preso gli strumenti e creato un sistema innovativo".
“Non abbiamo creato il concetto di coltura idroponica, è in circolazione da molto tempo, a lungo. Abbiamo esaminato ciò che tutti gli altri hanno sbagliato e poi lo abbiamo risolto:abbiamo preso gli strumenti e creato un sistema innovativo, "dice Liebman. Le luci a LED ad alta efficienza energetica e lo spesso isolamento mantengono bassi i costi dell'elettricità (circa $ 1, 500 all'anno) e il sistema idrico a circuito chiuso significa che il serbatoio dell'acqua viene riempito solo quattro volte all'anno. La società prevede di aggiungere pannelli solari ai progetti futuri, utilizzare fonti energetiche alternative per ridurre i costi e aumentare l'efficienza delle risorse. La tecnologia è in continuo miglioramento per affrontare le preoccupazioni ambientali espresse da persone come Brechner e Albright.
Laddove Gericke non è riuscito a portare l'idroponica al pubblico, Freight Farms spera di avere successo. Il computer interno è caricato con tutorial informativi e l'agricoltore può chattare in video con gli esperti di Freight Farms in caso di problemi.
Zach Yohannes, lui stesso un contadino, uno studente e un uomo d'affari, sospetta che la prossima generazione di agricoltori americani sarà di una nuova razza, pronta ad abbracciare i sogni idroponici di Gericke. “Hanno la spinta, l'educazione e la volontà di aiutare il pianeta”. Il sogno utopico di un botanico morto da tempo è ancora lontano dal realizzarsi, ma un giorno presto potrebbe raggiungere il suo pieno potenziale. Nessun terreno necessario.
