Incluso entre sus colegas bastante inusuales: genios creativos y científicos un poco locos del Laboratorio de Medios del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), que se encuentra cerca de Boston (EE. UU.), donde cuelgan tiburones inflables gigantes del techo, las mesas suelen estar decoradas con cabezas de robot , y científicos delgados de cabello corto con camisas hawaianas que discuten con admiración fórmulas misteriosas dibujadas con tiza en una pizarra: Saleb Harper parece ser una persona muy inusual. Mientras sus colegas de investigación científica crean : inteligencia artificial, prótesis inteligentes, plegadoras de próxima generación y dispositivos médicos que muestran el sistema nervioso humano en 3D, Harper está trabajando en – Cultiva coles. Durante el año pasado, transformó el pequeño vestíbulo del quinto piso del Instituto (detrás de las puertas de su laboratorio) en un jardín súper tecnológico que parece sacado de una película de ciencia ficción. Varias variedades de brócoli, tomates y albahaca crecen aquí, aparentemente en el aire, bañadas por luces LED de neón azules y rojas; y sus raíces blancas las hacen parecer medusas. Las plantas se envolvieron alrededor de la pared de vidrio, de 7 metros de largo y 2.5 metros de alto, de modo que parecía como si se envolvieran alrededor de un edificio de oficinas. No es difícil adivinar que si le das rienda suelta a Harper y sus colegas, en un futuro cercano pueden convertir toda la metrópoli en un jardín vivo y comestible.
“Creo que tenemos el poder de cambiar el mundo y el sistema alimentario mundial”, dice Harper, un hombre alto y fornido de 34 años que viste una camisa azul y botas de vaquero. “El potencial de la agricultura urbana es enorme. Y estas no son palabras vacías. La “agricultura urbana” en los últimos años ha superado la fase de “mira, es realmente posible” (durante la cual se hicieron experimentos para cultivar lechugas y verduras en los tejados de las ciudades y en los espacios vacíos de las ciudades) y se ha convertido en una verdadera ola de innovación, lanzada por pensadores. firmemente de pie, como Harper. Él cofundó el proyecto CityFARM hace un año, y Harper ahora está investigando cómo la alta tecnología puede ayudar a optimizar el rendimiento de las hortalizas. Al mismo tiempo, se utilizan sistemas de sensores que monitorean la necesidad de agua y fertilizantes de las plantas, y alimentan las plántulas con luz de la frecuencia de onda óptima: los diodos, en respuesta a las necesidades de la planta, envían luz que no solo da vida a plantas, sino que también determina su sabor. Harper sueña que tales plantaciones en el futuro ocuparán su lugar en los techos de los edificios, en ciudades reales donde muchas personas viven y trabajan.
Las innovaciones que Harper propone introducir pueden reducir el costo de la agricultura y reducir su impacto ambiental. Afirma que midiendo y controlando la luz, regando y fertilizando según su método, es posible reducir el consumo de agua en un 98%, acelerar el crecimiento de los vegetales en 4 veces, eliminar por completo el uso de fertilizantes químicos y pesticidas, duplicar la nutrición valor de las verduras y mejorar su sabor.
La producción de alimentos es un grave problema ambiental. Antes de estar en nuestra mesa, suele hacer un recorrido de miles de kilómetros. Kevin Frediyani, jefe de agricultura orgánica en Bicton College, una escuela agrícola en Devon, Reino Unido, ha estimado que el Reino Unido importa el 90 % de sus frutas y verduras de 24 países (de los cuales el 23 % proviene de Inglaterra). Resulta que la entrega de una col cultivada en España y entregada por camión al Reino Unido dará lugar a la emisión de alrededor de 1.5 kg de emisiones de carbono nocivas. Si cultivas esta cabeza en el Reino Unido, en un invernadero, la cifra será aún mayor: alrededor de 1.8 kg de emisiones. “Simplemente no tenemos suficiente luz y el vidrio no retiene muy bien el calor”, señala Frediyani. Pero si utiliza un edificio aislado especial con iluminación artificial, puede reducir las emisiones a 0.25 kg. Frediyani sabe de lo que habla: anteriormente administró huertos y plantaciones de vegetales en el Zoológico de Paington, donde en 2008 propuso un método de plantación vertical para cultivar alimentos para animales de manera más eficiente. Si podemos poner en marcha estos métodos, obtendremos alimentos más baratos, frescos y nutritivos, podremos reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en millones de toneladas al año, incluso en la parte de la producción relacionada con el envasado, el transporte y la clasificación de productos agrícolas, que en total produce 4 veces más emisiones nocivas que el propio cultivo. Esto puede retrasar significativamente el acercamiento de la inminente crisis alimentaria mundial.
Los expertos de la ONU han calculado que para 2050 la población mundial crecerá en 4.5 millones y el 80% de los habitantes del mundo vivirán en ciudades. Ya hoy, el 80% de la tierra apta para la agricultura se está utilizando y los precios de los productos están aumentando debido al aumento de las sequías y las inundaciones. Bajo tales condiciones, los innovadores agrícolas han puesto su mirada en las ciudades como una posible solución al problema. Después de todo, las verduras se pueden cultivar en cualquier lugar, incluso en rascacielos o en refugios antibombas abandonados.
El número de corporaciones que están comenzando a utilizar tecnologías de invernadero innovadoras para cultivar vegetales y alimentarlos con LED incluye, por ejemplo, un gigante como Philips Electronics, que tiene su propio departamento de LED agrícolas. Los científicos que trabajan allí están creando nuevos tipos de líneas de envasado y sistemas de gestión, explorando las posibilidades de las tecnologías de microclima, aeroponía*, acuaponia**, hidroponía***, sistemas de recolección de agua de lluvia e incluso microturbinas que permiten el uso de energía de tormentas. Pero hasta ahora, nadie ha sido capaz de hacer que tales innovaciones valgan la pena. La parte más difícil es el consumo de energía. El sistema hidropónico de VertiCorp (Vancouver), que hizo mucho ruido en la comunidad científica y que fue nombrado Descubrimiento del año 2012 por la revista TIME, se estrelló porque. consumido demasiada electricidad. “Hay muchas mentiras y promesas vacías en esta área”, dice Harper, hijo de un panadero que creció en una granja de Texas. “Esto ha llevado a una gran cantidad de inversiones desperdiciadas y al colapso de muchas empresas, grandes y pequeñas”.
Harper asegura que gracias al uso de sus desarrollos se podrá reducir el consumo eléctrico en un 80%. A diferencia de las tecnologías de agricultura industrial protegidas por patentes, su proyecto es abierto y cualquiera puede utilizar sus innovaciones. Ya hay un precedente de esto, como fue el caso de las cortadoras láser y las impresoras XNUMXD diseñadas por el MIT, que el Instituto fabrica y dona a laboratorios de todo el mundo. “Crearon una red de producción que veo como un modelo para nuestro movimiento de cultivo de vegetales”, dice Harper.
… En una hermosa tarde de junio, Harper está probando su nueva configuración. Sostiene un trozo de cartón extraído de un juego de juguetes para niños. Frente a él hay una caja de ensalada de col iluminada por LED azules y rojos. Los aterrizajes son "supervisados" por una cámara de video de seguimiento de movimiento que Harper tomó prestada de PlayStation. Cubre la cámara con una lámina de cartón: los diodos se vuelven más brillantes. “Podemos tener en cuenta los datos meteorológicos y crear un algoritmo de compensación de iluminación de diodos”, dice el científico, “pero el sistema no podrá predecir el clima lluvioso o nublado. Necesitamos un entorno un poco más interactivo”.
Harper armó un modelo de este tipo con listones de aluminio y paneles de plexiglás, una especie de sala de operaciones estéril. Dentro de este bloque de vidrio, más alto que un hombre, viven 50 plantas, algunas con raíces colgantes y regadas automáticamente con nutrientes.
Por sí mismos, estos métodos no son únicos: las pequeñas granjas de invernadero los han estado utilizando durante varios años. La innovación radica precisamente en el uso de diodos de luz azul y roja, que crean la fotosíntesis, así como el nivel de control que ha logrado Harper. El invernadero está literalmente repleto de varios sensores que leen las condiciones atmosféricas y envían datos a una computadora. “Con el tiempo, este invernadero se volverá aún más inteligente”, asegura Harper.
Utiliza un sistema de etiquetas dadas a cada planta para rastrear el crecimiento de cada planta. “Hasta la fecha, nadie ha hecho esto”, dice Harper. “Ha habido muchos informes falsos de tales experimentos, pero ninguno de ellos pasó la prueba. Ahora hay mucha información en la comunidad científica sobre tales estudios, pero nadie sabe con certeza si tuvieron éxito y, en general, si realmente se llevaron a cabo.
Su objetivo es crear una línea de producción de vegetales bajo demanda, entregada como Amazon.com. En lugar de recoger verduras verdes (por ejemplo, como los tomates verdes se cosechan en los Países Bajos en verano o en España en invierno, pobres en nutrientes y sin sabor), envíelos a cientos de kilómetros, gaséelos para que parezcan maduros, puede pedir sus tomates aquí también, pero realmente maduros y frescos, del jardín, y casi en la calle de al lado. “La entrega será rápida”, dice Harper. “¡Sin pérdida de sabor o nutrientes en el proceso!”
Hasta la fecha, el mayor problema sin resolver de Harper es con las fuentes de luz. Utiliza la luz solar de una ventana y los LED controlados por Internet fabricados por la startup suiza Heliospectra. Si coloca plantaciones de vegetales en edificios de oficinas, como sugiere Harper, entonces habrá suficiente energía del sol. “Mis plantaciones solo usan el 10% del espectro de luz, el resto solo calienta la habitación, es como un efecto invernadero”, explica Harper. – Entonces tengo que enfriar el invernadero a propósito, lo que requiere mucha energía y destruye la autosuficiencia. Pero he aquí una pregunta retórica: ¿cuánto cuesta la luz solar?
En los invernaderos “solares” tradicionales, las puertas deben abrirse para enfriar la habitación y reducir la humedad acumulada; así es como entran invitados no invitados, insectos y hongos. Los equipos científicos de corporaciones como Heliospectra y Philips creen que usar el Sol es un enfoque obsoleto. De hecho, el mayor avance científico en el campo de la agricultura lo están realizando ahora las empresas de iluminación. Heliospectra no solo suministra lámparas para invernaderos, sino que también realiza investigaciones académicas en el campo de los métodos para acelerar el crecimiento de la biomasa, acelerar la floración y mejorar el sabor de las verduras. La NASA está utilizando lámparas que fabrican en su experimento para modular una "base espacial marciana" en Hawái. La iluminación aquí es creada por paneles con diodos, que tienen su propia computadora incorporada. “Puede enviar una señal a una planta preguntando cómo se siente y, a cambio, envía información sobre la cantidad de espectro que usa y cómo come”, dice el codirector de Heliosphere, Christopher Steele, de Gotemburgo. “Por ejemplo, la luz azul no es óptima para el crecimiento de la albahaca y afecta negativamente a su sabor”. Además, el Sol no puede iluminar los vegetales de manera perfectamente uniforme, esto se debe a la aparición de nubes y la rotación de la Tierra. “Podemos cultivar vegetales sin barriles oscuros ni manchas que se vean geniales y sepan bien”, agrega el CEO Stefan Hillberg.
Dichos sistemas de iluminación se venden a un precio de 4400 libras, que no es nada barato, pero la demanda en el mercado es muy alta. Hoy en día, hay alrededor de 55 millones de lámparas en invernaderos de todo el mundo. “Las lámparas deben reemplazarse cada 1 a 5 años”, dice Hillberg. "Eso es mucho dinero."
Las plantas prefieren los diodos a la luz solar. Dado que los diodos se pueden colocar directamente encima de la planta, no tiene que gastar energía extra en crear tallos, crece claramente hacia arriba y la parte frondosa es más gruesa. En GreenSenseFarms, la granja vertical cubierta más grande del mundo, ubicada a 50 km de Chicago, hay hasta 7000 lámparas ubicadas en dos salas de iluminación. "La lechuga que se cultiva aquí es más sabrosa y crujiente", dice el director general, Robert Colangelo. – Iluminamos cada cama con 10 lámparas, tenemos 840 camas. Obtenemos 150 lechugas del jardín cada 30 días”.
Las camas están dispuestas verticalmente en la finca y alcanzan los 7.6 m de altura. La granja Green Sense utiliza la tecnología de la llamada “película de hidronutrientes”. En la práctica, esto significa que el agua rica en nutrientes se filtra a través del "suelo": cáscaras de coco trituradas, que se usan aquí en lugar de turba, porque es un recurso renovable. “Debido a que las camas están dispuestas verticalmente, las verduras crecen al menos diez veces más gruesas y rinden de 25 a 30 veces más que en condiciones horizontales normales”, dice Colangelo. “Es bueno para la Tierra porque no se liberan pesticidas, además estamos usando agua reciclada y fertilizantes reciclados”. “Utiliza mucha menos energía (que la convencional)”, dice Colangelo al hablar de su fábrica de vegetales, creada en conjunto con Philips, que es la más grande del planeta.
Colangelo cree que pronto la industria agrícola se desarrollará en solo dos direcciones: primero, grandes espacios abiertos plantados con granos como el trigo y el maíz, que pueden almacenarse durante meses y transportarse lentamente por todo el mundo: estas granjas están ubicadas lejos de las ciudades. En segundo lugar, las granjas verticales que producirán vegetales costosos y perecederos como tomates, pepinos y verduras. Se espera que su granja, que abrió en abril de este año, genere $2-3 millones en facturación anual. Colangelo ya vende sus productos exclusivos a restaurantes y al centro de distribución WholeFood (ubicado a solo 30 minutos), que entrega verduras frescas a 48 tiendas en 8 estados de EE. UU.
“El siguiente paso es la automatización”, dice Colangelo. Dado que las camas están dispuestas verticalmente, el director de la planta cree que será posible usar robótica y sensores para determinar qué vegetales están maduros, cosecharlos y reemplazarlos con nuevas plántulas. “Será como Detroit con sus fábricas automatizadas donde los robots ensamblan automóviles. Los automóviles y camiones se ensamblan a partir de piezas ordenadas por los concesionarios, no se producen en masa. A esto lo llamaremos “crecer bajo pedido”. Recogeremos vegetales cuando la tienda los necesite”.
Una innovación aún más increíble en el campo de la agricultura son las "granjas de contenedores de envío". Son cajas de cultivo verticales dotadas de sistema de calefacción, riego e iluminación con lámparas de diodos. Estos contenedores, fáciles de transportar y almacenar, pueden apilarse en cuatro y colocarse justo afuera de las tiendas y restaurantes para proporcionarles verduras frescas.
Varias empresas ya han llenado este nicho. Growtainer, con sede en Florida, es una empresa que produce tanto granjas completas como soluciones in situ para restaurantes y escuelas (donde se utilizan como ayudas visuales en biología). “Puse un millón de dólares en esto”, dice el CEO de Grotainer, Glen Berman, quien ha liderado a los cultivadores de orquídeas en Florida, Tailandia y Vietnam durante 40 años y ahora es el mayor distribuidor de plantas vivas en los EE. UU. y Europa. “Hemos perfeccionado los sistemas de riego e iluminación”, dice. “Crecemos mejor que la propia naturaleza”.
Ya tiene docenas de centros de distribución, muchos de los cuales funcionan según el sistema de “propietario-consumidor”: te venden un contenedor y tú mismo cultivas las verduras. El sitio web de Berman incluso afirma que estos contenedores son una excelente "publicidad en vivo" en la que se pueden colocar logotipos y otra información. Otras empresas trabajan con un principio diferente: venden contenedores con su propio logotipo, en los que ya están creciendo las verduras. Desafortunadamente, ambos esquemas son costosos para el consumidor.
“Las microgranjas tienen un ROI inverso por área”, dice Paul Lightfoot, director ejecutivo de Bright Farms. Bright Farms produce pequeños invernaderos que se pueden colocar al lado del supermercado, reduciendo así el tiempo y el costo de entrega. “Si necesitas calentar una habitación, es más barato calentar diez kilómetros cuadrados que cien metros”.
Algunos innovadores agrícolas no provienen de la academia sino de los negocios. También Bright Farms, que se basó en el proyecto sin fines de lucro ScienceBarge de 2007, un prototipo de granja urbana innovadora anclada en el río Hudson (Nueva York). Fue entonces cuando los supermercados de todo el mundo notaron una creciente demanda de verduras frescas cultivadas localmente.
Debido a que el 98% de la lechuga que se vende en los supermercados de Estados Unidos se cultiva en California en verano y en Arizona en invierno, su costo (que incluye el costo del agua, que es cara en el oeste del país) es relativamente alto. . En Pensilvania, Bright Farms firmó un contrato con un supermercado local, recibió un crédito fiscal por crear puestos de trabajo en la región y compró una granja de 120 hectáreas. La granja, que utiliza un sistema de agua de lluvia en la azotea y configuraciones verticales como la de Saleb Harper, vende anualmente $2 millones en verduras de su propia marca a supermercados en Nueva York y en las cercanías de Filadelfia.
"Ofrecemos una alternativa a los greens de la costa oeste más caros y no tan frescos", dice Lightfoot. – Las verduras perecederas son muy costosas de transportar por todo el país. Así que esta es nuestra oportunidad de presentar un producto mejor y más fresco. No tenemos que gastar dinero en envíos de larga distancia. Nuestros valores fundamentales se encuentran fuera del ámbito de la tecnología. Nuestra innovación es el propio modelo de negocio. Estamos listos para implementar cualquier tecnología que nos permita lograr resultados”.
Lightfoot cree que las granjas de contenedores nunca podrán afianzarse en los grandes supermercados debido a la falta de recuperación. “Hay algunos nichos reales, como verduras caras para restaurantes selectos”, dice Lightfoot. “Pero no funcionará a las velocidades con las que estoy trabajando. Aunque tales contenedores pueden, por ejemplo, arrojarse a la base militar de los marines en Afganistán”.
Aún así, las innovaciones en la agricultura traen fama e ingresos. Esto se hace evidente cuando miras la finca, ubicada 33 metros bajo las calles de North Capham (área de Londres). Aquí, en un antiguo refugio antiaéreo de la Primera Guerra Mundial, el empresario Stephen Dring y sus socios han recaudado 1 millón de libras esterlinas para convertir un espacio urbano no reclamado para crear una agricultura de vanguardia que sea sostenible y rentable, y que cultive con éxito lechuga y otras verduras.
Su empresa, ZeroCarbonFood (ZCF, Zero Emission Food), cultiva verduras en estantes verticales utilizando un sistema de "marea": el agua lava sobre las verduras en crecimiento y luego se recolecta (fortificada con nutrientes) para ser reutilizada. La vegetación está plantada en tierra artificial hecha de alfombras recicladas de la Villa Olímpica en Stratford. La electricidad utilizada para el alumbrado proviene de pequeñas microturbinas hidroeléctricas. “Tenemos mucha lluvia en Londres”, dice Dring. “Así que ponemos turbinas en el sistema de escorrentía de agua de lluvia y nos alimentan de energía”. Dring también está trabajando para resolver uno de los mayores problemas del cultivo vertical: el almacenamiento de calor. "Estamos explorando cómo se puede eliminar el calor y convertirlo en electricidad, y cómo se puede usar el dióxido de carbono, que actúa como esteroides en las plantas".
En el este de Japón, que se vio muy afectado por el terremoto y el tsunami de 2001, un conocido especialista en plantas convirtió una antigua fábrica de semiconductores de Sony en la segunda granja interior más grande del mundo. Con una superficie de 2300 m2, la finca está iluminada con 17500 electrodos de baja energía (fabricados por General Electric), y produce 10000 cabezas de verduras por día. La compañía detrás de la granja, Mirai ("Mirai" significa "futuro" en japonés), ya está trabajando con ingenieros de GE para establecer una "fábrica en crecimiento" en Hong Kong y Rusia. Shigeharu Shimamura, quien está detrás de la creación de este proyecto, formuló sus planes para el futuro de esta manera: “Finalmente, estamos listos para comenzar la industrialización de la agricultura”.
No hay escasez de dinero en el sector agrícola de la ciencia en este momento, y esto se puede ver en el creciente número de innovaciones, que van desde las diseñadas para uso doméstico (hay muchos proyectos interesantes en Kickstarter, por ejemplo, Niwa, que le permite cultivar tomates en casa en una planta hidropónica controlada por teléfono inteligente), a global. El gigante económico de Silicon Valley, SVGPartners, por ejemplo, ha unido fuerzas con Forbes para organizar una conferencia internacional sobre innovación agrícola el próximo año. Pero la verdad es que llevará mucho tiempo, una década o más, para que la agricultura innovadora gane una parte importante del pastel de la industria alimentaria mundial.
“Lo que es realmente importante es que no tenemos costos de transporte, ni emisiones y un consumo mínimo de recursos”, dice Harper. Otro punto interesante que señaló el científico: un día podremos superar las características regionales del cultivo de productos vegetales. Los restaurantes cultivarán verduras a su gusto, en el exterior, en recipientes especiales. Cambiando la luz, el equilibrio ácido-base, la composición mineral del agua o limitando específicamente el riego, pueden controlar el sabor de las verduras, por ejemplo, hacer una ensalada más dulce. Poco a poco, de esta manera puedes crear tus propias verduras de marca. “Ya no habrá más 'las mejores uvas crecen aquí y allá'”, dice Harper. – “Will be” las mejores uvas se cultivan en esta finca de Brooklyn. Y la mejor acelga viene de esa granja en Brooklyn. Esto es increíble".
Google implementará los hallazgos de Harper y su diseño de microgranja en la cafetería de su sede de Mountain View para alimentar a los empleados con alimentos frescos y saludables. También fue contactado por una empresa de algodón para preguntarle si era posible cultivar algodón en un invernadero tan innovador (Harper no está seguro, tal vez sea posible). El proyecto de Harper, OpenAgProject, ha atraído una notable atención de académicos y empresas públicas en China, India, América Central y los Emiratos Árabes Unidos. Y otro socio más cercano, la Universidad Estatal de Michigan, está a punto de convertir un antiguo almacén de automóviles de 4600 pies cuadrados en las afueras de Detroit en lo que se convertirá en la "fábrica de verduras vertical" más grande del mundo. “¿Dónde está el mejor lugar para comprender la automatización, si no es en Detroit? Harper pregunta. – Y algunos todavía preguntan, “¿qué es la nueva revolución industrial”? ¡Eso es ella!
* La aeroponía es el proceso de cultivo de plantas en el aire sin el uso de suelo, en el que los nutrientes se entregan a las raíces de las plantas en forma de aerosol.
** Acuaponia – alta tecnologíauna forma lógica de cultivo que combina la acuicultura, el cultivo de animales acuáticos, y la hidroponía, el cultivo de plantas sin suelo.
***La hidroponía es una forma de cultivar plantas sin suelo. La planta tiene su sistema de raíces no en el suelo, sino en un medio de aire húmedo (agua, bien aireada; sólida, pero intensiva en humedad y aire y bastante porosa), bien saturada de minerales, debido a soluciones especiales. Tal ambiente contribuye a una buena oxigenación de los rizomas de la planta.