Welkom bij
Moderne landbouw
!
Zach Yohannes, een enthousiaste student aan de Stanford University, verfijnt een idee waarvan hij denkt dat het op een dag de hele mensheid kan voeden met verse, lokaal voedsel met minder land en minder pesticiden. Yohannes groeide op op een 1, 500 hectare grote boerderij in Central Valley in Californië, waar hij leerde om tegelijkertijd 20 hectare walnotenboomgaarden te irrigeren, maar hij droomt dat de volgende generatie landbouwgrond zal meten in kubieke meters in plaats van areaal. Vorige zomer, de optimistische ondernemer wilde bewijzen dat grootschalige hydrocultuur binnenshuis niet alleen mogelijk is, maar ook economisch haalbaar.
In een hydrocultuur systeem, een voedingsrijke wateroplossing circuleert door de wortels van de planten en vervangt de behoefte aan aarde en traditionele meststoffen. Met deze sci-fi-achtige techniek kunnen boeren en tuinders voedsel verbouwen in keukens en kelders, op vensterbanken en daken. “De technologie is er, de middelen zijn er, het geld is er – een soort van – wat we nodig hebben is dat het gedaan wordt, ', zegt Yohannes. Yohannes zorgde voor al het licht, water, lucht en voedingsstoffen die nodig zijn om meer dan 2 te groeien, 000 planten hydrocultuur. Hij kweekte tomaten, soja bonen, sla en kruiden op 8'x8'x30" rekken in een achteraf ingericht magazijn op de boerderij van zijn familie. Conventionele teelt vereist grotere afstand tussen planten en terwijl 500 vierkante voet grond doorgaans slechts 500 kroppen sla kan produceren, Yohannes teelde 850 kroppen sla op dezelfde ruimte.
Ooit een nichetrend die voornamelijk werd gedomineerd door binnenpotkwekers, hydrocultuur zou eindelijk de mainstream kunnen doorbreken. De voorstanders beloven dat het de toekomst van de Amerikaanse landbouw zal veranderen. Maar eerst moet de hydrocultuurtechnologie haar eigen beperkingen overwinnen, die al meer dan 70 jaar vooruitgang hebben tegengehouden.
Het was 1940. Het Derde Rijk bezette Parijs. Hitler, Mussolini en Hirohito hadden net de papieren ondertekend om de As-alliantie te vormen. In de tussentijd, Willem Frederik Gericke, een professor aan de University of California Berkeley, publiceerde stilletjes een boek over een innovatieve technologie waarvan hij dacht dat die een einde zou maken aan oorlog. Zijn uitvinding, die hij hydrocultuur noemde, landen in staat zou stellen meer voedsel te produceren met minder middelen. Landen als Italië en Japan, ’ schreef Gericke, “die zich zorgen maken over de overvolle bevolking en de ontoereikende landbouwgrond, hun productie van levensmiddelen gemakkelijk kunnen vermenigvuldigen, ” de noodzaak van territoriale uitbreiding wegvagen.
Wetenschappers hadden geëxperimenteerd met voedingsoplossingen in laboratoria sinds de jaren 1860 toen de Duitse landbouwchemicus W. Knop begon met het isoleren van chemische verbindingen in de bodem om kunstmest te bestuderen. maar, Gericke schreef, "Wetenschappers realiseerden zich niet de echte waarde van een principe dat ze zelf in laboratoriumexperimenten toepasten." In plaats van nutriënten te gebruiken om de bodemkwaliteit te verbeteren, Gericke wilde dat boeren in heel Amerika hun tarwe- en aardappelvelden zouden vervangen door de complexe hydrocultuursystemen die hij had ontwikkeld door jarenlang te experimenteren met verschillende combinaties van voedingsstoffen en groeiomstandigheden. Zijn prototypesystemen voor tomaten, bloemen en bladgroenten resulteerden in opbrengsten die destijds de standaardpraktijken voor conventionele veldteelt overtroffen.
Gericke droomde dat hydrocultuur de manier waarop voedsel over de hele wereld werd verbouwd fundamenteel zou veranderen. Het deed het niet.
Het Amerikaanse leger gebruikte de technologie van Gericke om troepen te voeden die op kleine eilanden in de Stille Oceaan waren gestationeerd. Generaal Douglas MacArthur bracht het na de oorlog naar de Japanners en ze gebruikten het om 3,18 miljoen pond verse groenten en fruit te verbouwen. De editie van 1953 van De Amerikaanse biologieleraar onderwijzers opdroeg om Gericke's ideeën in de klas te verspreiden, beweren, "De leerling die de eerste tomaat of de grootste radijs kweekt, zal net zo'n schoolheld zijn als de quarterback die de winnende pass gooit!"
Gericke droomde dat hydrocultuur de manier waarop voedsel over de hele wereld werd verbouwd fundamenteel zou veranderen. Het deed het niet.
Waarom? Een beginnende kweker moet een forse investering doen; pompen kopen, pijpen, bassins, lichten, lucht filters, ventilatoren en voedingsstoffen naast alle materialen die een conventionele tuinier nodig heeft. Dan zijn er nog de elektriciteitskosten die nodig zijn om het systeem te laten werken. "De bedrijfskosten kunnen nogal hoog zijn, omdat je al die factoren moet bieden die je normaal gesproken buitenshuis gratis krijgt, Yohannes erkent, uitleg over de financiële beperkingen van hydrocultuur.
Hydrocultuur vereist ook een ingewikkelde kennis van chemie, plantkunde, loodgieterswerk en landbouw. Terwijl Gericke boeren probeerde te overtuigen om zijn ingewikkelde hydrocultuurmethoden toe te passen, biotechnologische vooruitgang in hybride zaden bleek een eenvoudigere en goedkopere manier te zijn voor traditionele boeren om hun opbrengsten te verhogen. Het overheidsbeleid ondersteunde openlijk grootschalige landbouwmethoden. De Food and Agriculture Act van 1965 vestigde de financiële steun voor traditionele landbouwpraktijken en boeren bleven in de bodem groeien; alles behalve de mooie toekomst vergeten die Gericke's hydrocultuursystemen beloofden.
Maar er was een groep boeren die de uitvindingen van Gericke niet alleen nuttig vond, maar winstgevend. Nadat de regering-Nixon het te riskant maakte om buiten marihuana te kweken, potkwekers zochten beschutting binnen. En eenmaal daar, Het hydrocultuursysteem van Gericke was er om hen te helpen gedijen.
Moe, een serieuze liefhebber van hydrocultuur, werkt bij een growshop buiten Boston. Hij wordt gevraagd om in dit artikel met zijn bijnaam te worden aangeduid omdat "de donkere kant van de industrie" nog steeds delen van de cultuur van de hydrocultuurgemeenschap doordringt.
Door de hoge initiële investering, “Voor duizend dollar groenten verbouwen is op korte termijn niet mogelijk. Het concept is geweldig en het zal zichzelf na verloop van tijd terugbetalen, maar het is een druppelende terugkeer, ’ zegt Moe. Alternatief, een relatief kleine oogst van marihuana kan prijzen opbrengen die de investering van een teler zeer snel terugbetalen.
Terwijl een meerderheid van de onderzoeksfinanciering aan universiteiten naar conventionele landbouwmethoden ging, investeringen in de detailhandel in hydrocultuur – gestimuleerd, niet in het minst, door marihuanatelers – werden overgelaten om de ontwikkeling van de technologie door de jaren zeventig te stimuleren.
‘Het maakt mij niet uit wie wat verbouwt. Een plant is een plant. Maar het is frustrerend, je weet wel? Ik vertel het hem, Hey broer, dat is maar één plant van de duizenden die je kunt kweken.'
Nu groentetuinders hydrocultuur gebruiken voor meer "legitieme" industrieën, nieuwe hydrocultuurwinkels zoals die van Moce proberen de associaties met de zwarte markt af te werpen. Tekens die lezen, “Als er sprake is van illegale middelen, wordt u gevraagd onmiddellijk te vertrekken, langs de muren van zijn winkel, maar veel potentiële klanten vragen nog steeds naar het kweken van marihuana. “Het maakt mij niet uit wie wat cultiveert, ’ zegt Moe. “Een plant is een plant. Maar het is frustrerend, je weet wel? Ik vertel het hem, 'Hey broer, dat is maar één plant van de duizenden die je kunt laten groeien.'”
Moce zegt dat mensen tegenwoordig om veel verschillende redenen groenten op hydrocultuur kweken. Hydrocultuur stelt mensen in staat planten veel dichter te kweken dan conventionele landbouw toestaat, dus veel klanten van Moce zijn hobbyisten die in kleine huisjes wonen zonder voldoende grond voor een conventionele moestuin.
De groeiende bezorgdheid van het publiek over het milieu en de CO2-uitstoot betekent dat Amerikanen lokaal en op nieuwe plaatsen voedsel willen verbouwen. “We hebben het atoom al gesplitst en zijn naar de maan gegaan. We kunnen een peper in een flatgebouw zetten, ', zegt Moe.
Yohannes hoopt dat verticale landbouw verse, lokale producten naar binnenstedelijke gemeenschappen. “We proberen mensen te eten te geven, omdat het een echt probleem wordt waar we in ons leven mee te maken zullen krijgen, ', zegt Yohannes. "Dit is gewoon een manier om dat op de meest efficiënte en duurzame manier te bestrijden."
Maar niet iedereen is overtuigd. Melissa Brechner, de directeur van het Controlled Environment Agriculture Hydroponic Technology Transfer Center van Cornell University, denkt dat Yohannes' dromen over verticale landbouw vergezocht zijn, op zijn best. “Mensen zeggen dat we gezonde voeding willen brengen voor mensen in de binnenstad, maar het echte probleem met binnensteden is dat gezonde voeding veel geld kost.”
Brechner wees erop dat Yohannes zijn producten tegen een meerprijs moet verkopen om winstgevend te blijven, maar dit weerhoudt de mensen die hij wil voeden ervan om het te kopen. Volgens Brechner, een stedelijke hydrocultuurteler zal altijd meer betalen dan een conventionele veldteler omdat hij voor de zon moet betalen. “Planten groeien recht evenredig met het licht. Dus als je ze meer licht geeft, dan ga je je rendement verbeteren, ', zegt Brechner.
'De enorme hoeveelheid energie die nodig is om dingen in het magazijn te laten groeien - we zouden op onze meer gepassioneerde momenten zeggen dat het ecologisch onverantwoord is.'
Brechner wijst op het werk van haar voormalige collega bij Cornell, Louis Albright. Rekening houdend met de verlichting en de verwarming van een gesloten magazijn of wolkenkrabber, Albright berekende dat het bijna drie keer zoveel kilowattuur kost om een krop sla verticaal te telen als in een glazen kas buiten de stad. Zelfs als we rekening houden met de CO2-kosten van het massaal verzenden van sla, hij heeft ontdekt dat het nog steeds milieuvriendelijker is om sla buiten stedelijke centra te telen.
Albright ontdekte ook dat tarwe, een van Amerika's meest geconsumeerde gewassen, is genetisch niet geschikt voor hydrocultuur. Hij berekende dat het momenteel $ 23 aan elektriciteit kost om genoeg tarwe te produceren voor één brood in een afgesloten magazijn.
Brechner wijst op een andere grote kwetsbaarheid met grootschalige hydrocultuurproductie. Een stroomstoring stopt de circulatie van de voedingsoplossing. Bij de meeste systemen dit kan in korte tijd de oogst van een heel seizoen vernietigen. Vanuit het perspectief van Brechner, hydrocultuur technologie is niet significant gevorderd sinds Gericke's tijd. Zolang hydrocultuursystemen meer geld kosten en meer middelen vergen dan conventionele kweektechnieken, Brechner blijft tegen hydrocultuur. “Ik begrijp de waarde van het zichtbaarder maken van gezonde planten voor bewoners, " ze zegt. "Maar de enorme hoeveelheid energie die nodig is om dingen in het magazijn te laten groeien - we zouden op onze meer gepassioneerde momenten zeggen dat het ecologisch onverantwoord is."
Gene Giacomelli, de directeur van het Controlled Environment Agriculture Center (CEAC) aan de Universiteit van Arizona, komt dagelijks de zorgen van Brechner tegen. Hydrocultuur kan niet concurreren met conventionele landbouw als het gaat om opstartkosten, maar Giacomelli denkt dat hydrocultuur veel hulpbronnenefficiënter kan worden - zo efficiënt dat het letterlijk een planeet kan voeden. De planeet die hij in gedachten heeft, echter, is niet van ons.
NASA heeft CEAC gecontracteerd om een hydroponisch bioregeneratief levensondersteunend systeem te creëren voor astronauten op langere missies naar de maan of Mars. Giacomelli perfectioneert een gesloten systeem waarbij de planten de koolstofdioxide en het vloeibare afval van de astronaut verbruiken en de planten op hun beurt de astronauten van zuurstof voorzien, vers water en voedsel. De huidige module is gebaseerd op een complex computersysteem met infraroodmonitoren om ervoor te zorgen dat elke plant tot zijn maximale potentieel groeit. Giacomelli zei dat zijn hightech hydrocultuursysteem in een buis van zeshonderd kubieke meter zou passen en een enkele astronaut al zijn dagelijkse zuurstof- en waterbehoeften en ongeveer de helft van zijn dagelijkse calorieën zou kunnen bieden. Op de Zuidpool wordt momenteel een prototype getest.
Giacomelli zei dat zijn hightech hydrocultuursysteem in een buis van zeshonderd kubieke meter zou passen en een enkele astronaut al zijn dagelijkse zuurstof- en waterbehoeften en ongeveer de helft van zijn dagelijkse calorieën zou kunnen bieden.
Giacomelli gaf toe dat de technologie voor de module momenteel te duur is voor gebruik in Amerikaanse steden, maar hij zegt, "Het is heel gemakkelijk om onderwerpen aan te wijzen die onmiddellijk worden vertaald naar Earth-toepassingen." Giacomelli voorspelt dat zijn onderzoek de manier waarop alle boeren over productiviteit denken zal veranderen.
“Mensen zullen gaan kijken naar de kilo’s per vierkante meter per input van water, voeding, arbeid of energie.” Naarmate groeiende systemen steeds meer gewaardeerd worden vanwege hun efficiënt gebruik van hulpbronnen, mensen zullen het potentieel realiseren dat schuilt in een hydrocultuursysteem met een gesloten kringloop. Hydrocultuursystemen kunnen al 60 tot 90 procent minder water gebruiken dan conventionele methoden.
Dankzij belangrijke ontwikkelingen in de kastechnologie kunnen hydrocultuurtelers natuurlijk zonlicht gebruiken - aangevuld met kunstlicht in donkere gebieden en buiten het seizoen - om planten hier op aarde efficiënter te laten groeien.
Naarmate consumenten zich steeds meer bewust worden van waar hun voedsel vandaan komt en hoe het is verbouwd, het lijkt erop dat we een nieuw tijdperk van hydrocultuur zouden kunnen betreden. Moce kan getuigen van de groeiende interesse onder hobbyisten en doe-het-zelvers in de achtertuin, maar de groeiende sociale vraag in combinatie met recente technologische vooruitgang betekent dat hydrocultuur een nieuw potentieel heeft om het voedselsysteem te beïnvloeden, zoals Willem Frederik Gericke ooit droomde.
Bedrijven zoals Lufa Farms in Montreal, BrightFarms in Philadelphia en Gotham Greens in New York telen voedsel op hydrocultuur in gigantische kassen direct op de daken van supermarkten. Ze profiteren van het beschikbare natuurlijke licht en verlagen tegelijkertijd de transportkosten aanzienlijk. Door rechtstreeks aan de onderstaande markten te verkopen, hun hydrocultuurproducten kunnen in theorie concurrerend geprijsd zijn ten opzichte van conventionele producten.
Het steeds grotere rendement in rekenkracht van de wet van Moore en efficiënte automatisering maken grootschalige hydrocultuuroperaties toegankelijker voor zelfs de meest onervaren boeren. Freight Farms outfits oud, metalen zeecontainers met intense isolatie en een gestandaardiseerd hydrocultuursysteem dat "overal ter wereld kan worden geplaatst, in elke omgeving, ”, aldus de communicatiecoördinator van de in Boston gevestigde start-up, Rebecca Liebman. Ze zegt dat een restauranteigenaar in Minnesota de wintermaanden door kan groeien en 13, 000 pond verse basilicum per jaar.
De initiële investering is nog steil. Voor $60, 000 krijgt een nieuwe boer een 8'x40' zeecontainer gevuld met alles wat hij nodig heeft om ter plekke te gaan boeren. “Een tabletcomputer binnenin regelt alles – de verlichting, de pH en de temperatuur, ', zegt Liebman. In een gebied dat kleiner is dan de footprint van drie parkeerplaatsen, een alleenstaande die acht uur per week werkt, kan een hectare aan bladgroen verbouwen. Liebman zegt dat de "vrachtboerderij" zichzelf in 9 tot 12 maanden terugbetaalt omdat de boer elke week hoogwaardige producten oogst, hele jaar. Na de initiële investering, die waarschijnlijk minder duur is dan de kosten van een hectare grond, jaarlijkse kosten blijven onder de $ 5, 000 dollar.
'We hebben gekeken naar wat iedereen fout deed en hebben het vervolgens opgelost - we hebben de tools gepakt en een innovatief systeem gecreëerd.'
“We hebben niet het concept van hydrocultuur gecreëerd, het bestaat al lang, lange tijd. We keken naar wat iedereen fout deed en repareerden het - we namen de tools en creëerden een systeem dat innovatief is, ', zegt Liebman. Energiezuinige led-verlichting en dikke isolatie houden de elektriciteitskosten laag (ongeveer $ 1, 500 per jaar) en door het gesloten watersysteem wordt de watertank slechts vier keer per jaar gevuld. Het bedrijf is van plan om zonnepanelen toe te voegen aan toekomstige ontwerpen, het gebruik van alternatieve energiebronnen om de kosten te verlagen en de hulpbronnenefficiëntie te verhogen. De technologie wordt voortdurend verbeterd om tegemoet te komen aan de milieuproblemen die zijn geuit door mensen als Brechner en Albright.
Waar Gericke er niet in slaagde om hydrocultuur naar het publiek te brengen, Freight Farms hoopt te slagen. De interne computer staat vol met informatieve tutorials en de boer kan videochatten met experts van Freight Farms als ze problemen hebben.
Zach Yohannes, zelf een boer, een student en een zakenman, vermoedt dat de volgende generatie Amerikaanse boeren van een nieuw ras zal zijn - een die klaar is om de hydrocultuurdromen van Gericke te omarmen. “Ze hebben de drive, het onderwijs en de bereidheid om de planeet te helpen.” De utopische droom van een lang geleden overleden botanicus is nog lang niet in vervulling gegaan, maar op een dag zou het misschien wel tot zijn volle potentieel kunnen groeien. Geen grond nodig.
