Mesmo entre seus colegas bastante incomuns – gênios criativos e cientistas um pouco malucos do Media Lab do Massachusetts Institute of Technology (MIT), localizado perto de Boston (EUA), onde gigantes tubarões infláveis pendem do teto, as mesas são frequentemente decoradas com cabeças de robôs , e cientistas magros de cabelos curtos em camisas havaianas discutindo com admiração fórmulas misteriosas desenhadas a giz em um quadro-negro – Saleb Harper parece ser uma pessoa muito incomum. Enquanto seus colegas de pesquisa científica criam : inteligência artificial, próteses inteligentes, máquinas dobráveis de última geração e dispositivos médicos que exibem o sistema nervoso humano em 3D, Harper está trabalhando em – Ele cultiva repolhos. No ano passado, ele transformou o pequeno saguão do quinto andar do Instituto (atrás das portas do laboratório) em um jardim super tecnológico que parece ter saído de um filme de ficção científica. Várias variedades de brócolis, tomate e manjericão crescem aqui, aparentemente no ar, banhadas em luzes LED de néon azul e vermelho; e suas raízes brancas fazem com que pareçam águas-vivas. As plantas envolveram a parede de vidro, com 7 metros de comprimento e 2.5 metros de altura, de modo que parece que se enrolaram em um prédio de escritórios. Não é difícil adivinhar que, se você der rédea solta a Harper e seus colegas, em um futuro próximo eles podem transformar toda a metrópole em um jardim tão vivo e comestível.
“Acredito que temos o poder de mudar o mundo e o sistema alimentar global”, diz Harper, um homem alto e atarracado de 34 anos de camisa azul e botas de caubói. “O potencial para a agricultura urbana é enorme. E estas não são palavras vazias. A “agricultura urbana” nos últimos anos superou a fase “olha, é mesmo possível” (durante a qual foram feitos experimentos para cultivar alface e legumes nos telhados das cidades e em espaços vazios da cidade) e se tornou uma verdadeira onda de inovação, lançada por pensadores firmemente de pé, como Harper. Ele co-fundou o projeto CityFARM há um ano, e Harper agora está pesquisando como a alta tecnologia pode ajudar a otimizar a produção de vegetais. Ao mesmo tempo, são utilizados sistemas de sensores que monitoram a necessidade das plantas por água e fertilizantes, e alimentam as mudas com luz de frequência de onda ideal: diodos, em resposta às necessidades da planta, emitem luz que não só dá vida plantas, mas também determina o seu sabor. Harper sonha que essas plantações no futuro terão seu lugar nos telhados dos edifícios – em cidades reais onde muitas pessoas vivem e trabalham.
As inovações que Harper propõe introduzir podem reduzir o custo da agricultura e reduzir seu impacto ambiental. Ele afirma que medindo e controlando a luz, regando e adubando de acordo com seu método, é possível reduzir o consumo de água em 98%, acelerar o crescimento das hortaliças em 4 vezes, eliminar completamente o uso de fertilizantes químicos e defensivos, dobrar o valor nutricional valor dos vegetais e melhorar o seu sabor.
A produção de alimentos é um grave problema ambiental. Antes de estar na nossa mesa, costuma fazer uma viagem de milhares de quilômetros. Kevin Frediyani, chefe de agricultura orgânica do Bicton College, uma escola agrícola em Devon, Reino Unido, estimou que o Reino Unido importa 90% de suas frutas e vegetais de 24 países (dos quais 23% vêm da Inglaterra). Acontece que a entrega de uma cabeça de repolho cultivada na Espanha e entregue por caminhão para o Reino Unido levará à emissão de cerca de 1.5 kg de emissões de carbono nocivas. Se você cultivar essa cabeça no Reino Unido, em uma estufa, o número será ainda maior: cerca de 1.8 kg de emissões. “Nós simplesmente não temos luz suficiente e o vidro não retém muito bem o calor”, observa Frediyani. Mas se você usar um edifício isolado especial com iluminação artificial, poderá reduzir as emissões para 0.25 kg. Frediyani sabe do que está falando: ele já administrou pomares e plantações de vegetais no Zoológico de Paington, onde em 2008 propôs um método de plantio vertical para cultivar ração animal de forma mais eficiente. Se conseguirmos pôr em prática esses métodos, conseguiremos alimentos mais baratos, frescos e nutritivos, conseguiremos reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em milhões de toneladas por ano, incluindo na parte da produção que diz respeito ao acondicionamento, transporte e triagem dos produtos agrícolas, que no total produz 4 vezes mais emissões nocivas do que o próprio cultivo. Isso pode atrasar significativamente a aproximação da iminente crise alimentar global.
Especialistas da ONU calcularam que até 2050 a população mundial crescerá em 4.5 bilhões, e 80% dos habitantes do mundo viverão em cidades. Já hoje, 80% da terra apta para a agricultura está sendo usada, e os preços dos produtos estão subindo devido ao aumento das secas e inundações. Sob tais condições, os inovadores agrícolas voltaram seus olhos para as cidades como uma possível solução para o problema. Afinal, os vegetais podem ser cultivados em qualquer lugar, mesmo em arranha-céus ou em abrigos antibombas abandonados.
O número de corporações que estão começando a usar tecnologias inovadoras de estufas para cultivar vegetais e alimentá-los com LEDs inclui, por exemplo, uma gigante como a Philips Electronics, que tem seu próprio departamento de LEDs agrícolas. Os cientistas que trabalham lá estão criando novos tipos de linhas de embalagem e sistemas de gerenciamento, explorando as possibilidades de tecnologias de microclima, aeroponia*, aquaponia**, hidroponia***, sistemas de captação de água da chuva e até microturbinas que permitem o uso da energia das tempestades. Mas até agora, ninguém foi capaz de fazer tais inovações valerem a pena. A parte mais difícil é o consumo de energia. O sistema hidropônico VertiCorp (Vancouver), que fez muito barulho na comunidade científica, que foi nomeado a Descoberta do Ano 2012 pela revista TIME, caiu porque. consumiu muita eletricidade. “Há muitas mentiras e promessas vazias nessa área”, diz Harper, filho de um padeiro que cresceu em uma fazenda no Texas. “Isso levou a muito investimento desperdiçado e ao colapso de muitas empresas grandes e pequenas.”
Harper afirma que, graças ao uso de seus desenvolvimentos, será possível reduzir o consumo de eletricidade em 80%. Ao contrário das tecnologias de agricultura industrial protegidas por patentes, seu projeto é aberto e qualquer pessoa pode usar suas inovações. Já existe um precedente para isso, como foi o caso das cortadoras a laser projetadas pelo MIT e das impressoras XNUMXD, que o Instituto fabrica e doa para laboratórios em todo o mundo. “Eles criaram uma rede de produção que vejo como um modelo para nosso movimento de cultivo de hortaliças”, diz Harper.
… Em uma bela tarde de junho, Harper está testando sua nova configuração. Ele está segurando um pedaço de papelão retirado de um conjunto de brinquedos infantis. Na frente dele está uma caixa de salada de repolho iluminada por LEDs azuis e vermelhos. As aterrissagens são “monitoradas” por uma câmera de vídeo de rastreamento de movimento emprestada por Harper do PlayStation. Ele cobre a câmara com uma folha de papelão – os diodos ficam mais brilhantes. “Podemos levar em consideração os dados climáticos e criar um algoritmo de compensação de iluminação de diodo”, diz o cientista, “mas o sistema não será capaz de prever tempo chuvoso ou nublado. Precisamos de um ambiente um pouco mais interativo.”
Harper montou esse modelo a partir de ripas de alumínio e painéis de plexiglass – uma espécie de sala de cirurgia estéril. Dentro desse bloco de vidro, mais alto que um homem, vivem 50 plantas, algumas com raízes penduradas e irrigadas automaticamente com nutrientes.
Por si só, esses métodos não são únicos: pequenas fazendas de estufas os usam há vários anos. A inovação está justamente no uso de diodos de luz azul e vermelha, que criam fotossíntese, bem como no nível de controle que Harper alcançou. A estufa está literalmente repleta de vários sensores que lêem as condições atmosféricas e enviam dados para um computador. “Com o tempo, esta estufa se tornará ainda mais inteligente”, garante Harper.
Ele usa um sistema de rótulos dados a cada planta para acompanhar o crescimento de cada planta. “Até hoje, ninguém fez isso”, diz Harper. “Houve muitos relatos falsos de tais experimentos, mas nenhum deles passou no teste. Atualmente, há muita informação na comunidade científica sobre tais estudos, mas ninguém sabe ao certo se eles foram bem-sucedidos e, em geral, se foram realmente realizados.
Seu objetivo é criar uma linha de produção de vegetais sob demanda, entregue como a Amazon.com. Em vez de colher vegetais verdes (por exemplo, como os tomates verdes são colhidos na Holanda no verão ou na Espanha no inverno – pobres em nutrientes e sem sabor), envie-os por centenas de quilômetros, gaste-os para dar a aparência de amadurecimento – você pode encomendar seus tomates aqui também, mas bem maduros e frescos, do jardim, e quase na próxima rua. “A entrega será imediata”, diz Harper. “Sem sabor ou perda de nutrientes no processo!”
Até o momento, o maior problema não resolvido de Harper é com as fontes de luz. Ele usa a luz do sol de uma janela e LEDs controlados pela internet feitos pela startup suíça Heliospectra. Se você colocar plantações de vegetais em prédios de escritórios, como Harper sugere, haverá energia suficiente do Sol. “Minhas plantações usam apenas 10% do espectro de luz, o resto apenas aquece a sala – é como um efeito estufa”, explica Harper. – Então eu tenho que resfriar a estufa de propósito, o que requer muita energia e destrói a autossuficiência. Mas aqui vai uma pergunta retórica: quanto custa a luz do sol?
Nas estufas “solares” tradicionais, as portas têm que ser abertas para resfriar o ambiente e reduzir a umidade acumulada – é assim que os hóspedes indesejados – insetos e fungos – entram. Equipes científicas de corporações como Heliospectra e Philips acreditam que usar o Sol é uma abordagem ultrapassada. De fato, o maior avanço científico no campo da agricultura está sendo feito pelas empresas de iluminação. A Heliospectra não apenas fornece lâmpadas para estufas, mas também realiza pesquisas acadêmicas na área de métodos para acelerar o crescimento da biomassa, acelerar a floração e melhorar o sabor dos vegetais. A NASA está usando lâmpadas que eles fazem em seu experimento para modular uma “base espacial marciana” no Havaí. A iluminação aqui é criada por painéis com diodos, que possuem seu próprio computador embutido. “Você pode enviar um sinal para uma planta perguntando como ela se sente e, em troca, ela envia informações sobre quanto do espectro ela usa e como ela come”, diz o co-líder da Heliosphere, Christopher Steele, de Gotemburgo. “Por exemplo, a luz azul não é ideal para o crescimento do manjericão e afeta negativamente seu sabor.” Além disso, o Sol não pode iluminar os vegetais perfeitamente uniformemente – isso se deve ao aparecimento de nuvens e à rotação da Terra. “Podemos cultivar vegetais sem barris escuros e manchas com ótima aparência e bom gosto”, acrescenta o CEO Stefan Hillberg.
Esses sistemas de iluminação são vendidos a um preço de 4400 libras, o que não é nada barato, mas a demanda no mercado é muito alta. Hoje, existem cerca de 55 milhões de lâmpadas em estufas em todo o mundo. “As lâmpadas devem ser substituídas a cada 1-5 anos”, diz Hillberg. "Isto é muito dinheiro."
As plantas preferem diodos à luz solar. Como os diodos podem ser colocados diretamente acima da planta, ela não precisa gastar energia extra na criação de caules, cresce claramente para cima e a parte frondosa é mais espessa. Na GreenSenseFarms, a maior fazenda vertical interna do mundo, localizada a 50 km de Chicago, até 7000 lâmpadas estão localizadas em duas salas de iluminação. “A alface cultivada aqui é mais saborosa e crocante”, diz o CEO Robert Colangelo. – Iluminamos cada leito com 10 lâmpadas, temos 840 leitos. Recebemos 150 cabeças de alface da horta a cada 30 dias.”
Os canteiros são dispostos verticalmente na fazenda e atingem 7.6 m de altura. A fazenda Green Sense utiliza a tecnologia do chamado “filme de hidronutrientes”. Na prática, isso significa que a água rica em nutrientes percola pelo “solo” – cascas de coco trituradas, que são usadas aqui no lugar da turfa, por ser um recurso renovável. “Como os canteiros são dispostos verticalmente, os vegetais crescem pelo menos dez vezes mais espessos e rendem 25 a 30 vezes mais do que em condições horizontais normais”, diz Colangelo. “É bom para a Terra porque não há liberação de pesticidas, além de usarmos água reciclada e fertilizante reciclado.” “Consome muito menos energia (do que o convencional)”, diz Colangelo, falando de sua fábrica de hortaliças, criada em conjunto com a Philips, que é a maior do planeta.
Colangelo acredita que em breve a agroindústria se desenvolverá em apenas duas direções: primeiro, grandes espaços abertos plantados com grãos como trigo e milho, que podem ser armazenados por meses e transportados lentamente pelo mundo – essas fazendas estão localizadas longe das cidades. Em segundo lugar, fazendas verticais que produzirão vegetais caros e perecíveis, como tomates, pepinos e verduras. Sua fazenda, inaugurada em abril deste ano, deve gerar US$ 2 a 3 milhões em faturamento anual. Colangelo já vende seus produtos exclusivos para restaurantes e para o centro de distribuição WholeFood (localizado a apenas 30 minutos), que entrega vegetais frescos para 48 lojas em 8 estados dos EUA.
“O próximo passo é a automação”, diz Colangelo. Como os canteiros estão dispostos verticalmente, o diretor da usina acredita que será possível usar robótica e sensores para determinar quais vegetais estão maduros, colhê-los e substituí-los por novas mudas. “Será como Detroit com suas fábricas automatizadas onde robôs montam carros. Carros e caminhões são montados a partir de peças encomendadas por revendedores, não produzidas em massa. Chamaremos isso de “crescimento por encomenda”. Vamos colher legumes quando a loja precisar deles.”
Uma inovação ainda mais incrível no campo da agricultura são as “fazendas de contêineres”. São caixas de cultivo verticais equipadas com sistema de aquecimento, irrigação e iluminação com lâmpadas de diodo. Estes contentores, fáceis de transportar e armazenar, podem ser empilhados quatro uns sobre os outros e colocados à saída de lojas e restaurantes para lhes fornecer legumes frescos.
Várias empresas já preencheram esse nicho. A Growtainer, com sede na Flórida, é uma empresa que produz fazendas inteiras e soluções no local para restaurantes e escolas (onde são usadas como auxílios visuais em biologia). “Investi um milhão de dólares nisso”, diz o CEO da Grotainer, Glen Berman, que liderou produtores de orquídeas na Flórida, Tailândia e Vietnã por 40 anos e agora é o maior distribuidor de plantas vivas nos EUA e na Europa. “Aperfeiçoamos os sistemas de irrigação e iluminação”, diz. “Crescemos melhor que a própria natureza.”
Ele já tem dezenas de centros de distribuição, muitos dos quais funcionam de acordo com o sistema “proprietário-consumidor”: eles vendem um contêiner e você mesmo cultiva vegetais. O site de Berman ainda afirma que esses contêineres são uma excelente “publicidade ao vivo” na qual logotipos e outras informações podem ser colocados. Outras empresas trabalham com um princípio diferente – eles vendem recipientes com seu próprio logotipo, nos quais os vegetais já estão crescendo. Infelizmente, enquanto ambos os regimes são caros para o consumidor.
“As microfazendas têm um ROI reverso por área”, diz Paul Lightfoot, CEO da Bright Farms. A Bright Farms produz pequenas estufas que podem ser colocadas junto ao supermercado, reduzindo assim o tempo e o custo de entrega. “Se você precisa aquecer uma sala, é mais barato aquecer dez quilômetros quadrados do que cem metros.”
Alguns inovadores agrícolas não são da academia, mas dos negócios. O mesmo acontece com a Bright Farms, que foi baseada no projeto sem fins lucrativos de 2007 ScienceBarge, um protótipo de uma fazenda urbana inovadora ancorada no rio Hudson (Nova York). Foi então que os supermercados de todo o mundo notaram uma demanda crescente por vegetais frescos cultivados localmente.
Devido ao fato de que 98% da alface vendida nos supermercados dos EUA é cultivada na Califórnia no verão e no Arizona no inverno, seu custo (que inclui o custo da água, que é caro no oeste do país) é relativamente alto . Na Pensilvânia, a Bright Farms assinou um contrato com um supermercado local, recebeu um crédito fiscal pela criação de empregos na região e comprou uma fazenda de 120 hectares. A fazenda, que usa um sistema de água da chuva no telhado e configurações verticais como a Saleb Harper's, vende US$ 2 milhões em verduras de sua própria marca anualmente para supermercados em Nova York e nas proximidades da Filadélfia.
“Oferecemos uma alternativa aos verdes mais caros e não tão frescos da Costa Oeste”, diz Lightfoot. – Verduras perecíveis são muito caras para transportar em todo o país. Portanto, esta é a nossa oportunidade de apresentar um produto melhor e mais fresco. Nós não temos que gastar dinheiro em transporte de longa distância. Nossos valores fundamentais estão fora do domínio da tecnologia. Nossa inovação é o próprio modelo de negócios. Estamos prontos para implementar qualquer tecnologia que nos permita alcançar resultados.”
Lightfoot acredita que as fazendas de contêineres nunca conseguirão se firmar nos grandes supermercados por causa da falta de retorno. “Existem alguns nichos reais, como verduras caras para restaurantes selecionados”, diz Lightfoot. “Mas não funcionará nas velocidades com as quais estou trabalhando. Embora esses contêineres possam, por exemplo, ser jogados na base militar dos fuzileiros navais no Afeganistão”.
Ainda assim, as inovações na agricultura trazem fama e renda. Isso fica evidente quando você olha para a fazenda, localizada a 33 metros sob as ruas de North Capham (região de Londres). Aqui, em um antigo abrigo antiaéreo da Primeira Guerra Mundial, o empresário Stephen Dring e seus parceiros arrecadaram 1 milhão de libras para converter o espaço urbano não reclamado para criar uma agricultura de ponta que seja sustentável e lucrativa e produza com sucesso alface e outras verduras.
Sua empresa, ZeroCarbonFood (ZCF, Zero Emission Food), cultiva verduras em racks verticais usando um sistema de “maré”: a água lava as verduras em crescimento e é então coletada (fortificada com nutrientes) para ser reutilizada. A vegetação é plantada em solo artificial feito de tapetes reciclados da Vila Olímpica em Stratford. A eletricidade utilizada para a iluminação vem de pequenas micro-turbinas hidrelétricas. “Temos muita chuva em Londres”, diz Dring. “Então, colocamos turbinas no sistema de escoamento de água da chuva e elas nos fornecem energia.” Dring também está trabalhando na solução de um dos maiores problemas do crescimento vertical: o armazenamento de calor. “Estamos explorando como o calor pode ser removido e transformado em eletricidade e como o dióxido de carbono pode ser usado – ele age como esteróides nas plantas.”
No leste do Japão, que foi duramente atingido pelo terremoto e tsunami de 2001, um conhecido especialista em plantas transformou uma antiga fábrica de semicondutores da Sony na segunda maior fazenda interna do mundo. Com uma área de 2300 m2, a fazenda é iluminada com 17500 eletrodos de baixa energia (fabricados pela General Electric) e produz 10000 cabeças de verduras por dia. A empresa por trás da fazenda – Mirai (“Mirai” significa “futuro” em japonês) – já está trabalhando com engenheiros da GE para montar uma “fábrica em crescimento” em Hong Kong e na Rússia. Shigeharu Shimamura, que está por trás da criação deste projeto, formulou seus planos para o futuro desta forma: “Finalmente, estamos prontos para iniciar a industrialização da agricultura”.
Não há escassez de dinheiro no setor agrícola da ciência no momento, e isso pode ser visto no número crescente de inovações, desde aquelas projetadas para uso doméstico (há muitos projetos interessantes no Kickstarter, por exemplo, Niwa, que permite cultivar tomates em casa em uma planta hidropônica controlada por smartphone), para global. A gigante econômica do Vale do Silício SVGPartners, por exemplo, uniu forças com a Forbes para sediar uma conferência internacional de inovação agrícola no próximo ano. Mas a verdade é que levará muito tempo – uma década ou mais – para que a agricultura inovadora ganhe uma fatia significativa do bolo da indústria de alimentos global.
“O que é realmente importante é que não temos custos de transporte, emissões e consumo mínimo de recursos”, diz Harper. Outro ponto interessante que o cientista observou: um dia poderemos superar as características regionais do cultivo de hortaliças. Os restaurantes cultivam vegetais a seu gosto, do lado de fora, em recipientes especiais. Alterando a luz, o equilíbrio ácido-base, a composição mineral da água ou limitando especificamente a irrigação, eles podem controlar o sabor dos vegetais – digamos, tornar uma salada mais doce. Gradualmente, desta forma, você pode criar seus próprios vegetais de marca. “Não haverá mais 'as melhores uvas crescem aqui e ali'”, diz Harper. – “Serão” as melhores uvas são cultivadas nesta fazenda no Brooklyn. E a melhor acelga vem daquela fazenda no Brooklyn. Isso é incrível”.
O Google vai implementar as descobertas de Harper e seu projeto de microfazenda no refeitório de sua sede em Mountain View para alimentar os funcionários com alimentos frescos e saudáveis. Ele também foi contatado por uma empresa de algodão perguntando se era possível cultivar algodão em uma estufa tão inovadora (Harper não tem certeza – talvez seja possível). O projeto de Harper, o OpenAgProject, atraiu notável atenção de acadêmicos e empresas públicas na China, Índia, América Central e Emirados Árabes Unidos. E outro parceiro mais próximo de casa, a Michigan State University, está prestes a transformar um antigo armazém de automóveis de 4600 pés quadrados nos arredores de Detroit no que se tornará a maior “fábrica vertical de vegetais” do mundo. “Onde é o melhor lugar para entender a automação, se não em Detroit? Harper pergunta. – E alguns ainda perguntam: “o que é a nova revolução industrial”? É isso que ela é!”
* Aeroponia é o processo de cultivo de plantas no ar sem o uso de solo, no qual os nutrientes são entregues às raízes das plantas na forma de aerossol
** Aquaponia – alta tecnologiauma forma lógica de agricultura que combina a aquicultura – o cultivo de animais aquáticos e a hidroponia – o cultivo de plantas sem solo.
***A hidroponia é uma maneira sem solo de cultivar plantas. A planta tem seu sistema radicular não no solo, mas em um meio de ar úmido (água, bem aerado; sólido, mas com uso intensivo de umidade e ar e bastante poroso), bem saturado de minerais, devido a soluções especiais. Tal ambiente contribui para uma boa oxigenação dos rizomas da planta.