Będą naświetlać uprawy, żebyś płacił mniej za jedzenie. Ma to sens
Naukowcy chcą, by lampy w szklarniach reagowały na nastrój roślin. Mniej marnowanego światła, więcej plonów.
Naukowcy z Wielkiej Brytanii opracowali system oświetlenia, w którym to rośliny decydują, ile światła naprawdę potrzebują. Lampy LED przygasają albo rozjaśniają się na podstawie sygnałów z liści, a farmy pionowe zużywają mniej prądu i jednocześnie zbierają większe plony. Jeśli taka technologia się upowszechni, być może już niedługo za sałatę w sklepie zapłacimy znacznie mniej, niż obecnie.
Farmy pionowe mają jedną wielką wadę: prąd
W teorii farmy pionowe są spełnieniem marzeń o odpornej na kryzysy produkcji żywności. Rośliny rosną warstwami jedna nad drugą, w sterylnych halach, bez suszy, gradobicia i owadów zjadających pół plonu. Zużywają o wiele mniej wody niż tradycyjne rolnictwo, a pestycydy praktycznie nie są potrzebne.
Problemem jest jednak energia. Całe słońce takiej farmy stanowią lampy LED, które muszą świecić dosłownie godzinami. Nawet jeśli pojedyncza dioda jest energooszczędna, to tysiące paneli działających przez kilkanaście godzin na dobę potrafią zamienić rachunek za prąd w prawdziwy koszmar. To właśnie ten koszt zjada sporą część opłacalności upraw w halach i ostatecznie ląduje w cenie ziół czy sałat na półce w sklepie.
Zespół prof. Tracy Lawson postanowił uderzyć w samo serce problemu. Zamiast świecić stałą mocą, wykorzystać fakt, że rośliny wcale nie zużywają światła w równym tempie przez cały dzień.
Roślina jako czujnik. Co mówi fluorescencja chlorofilu?
Najważniejsza sztuczka tego systemu polega na tym, że naukowcy nauczyli się podsłuchiwać rośliny. W centrum pomysłu jest zjawisko fluorescencji chlorofilu.
Chlorofil to zielony barwnik w liściach, dzięki któremu rośliny przeprowadzają fotosyntezę – zamieniają energię światła w energię chemiczną zmagazynowaną w cukrach. Kiedy do liścia dociera światło, część energii jest wykorzystana w fotosyntezie, część rozpraszana jako ciepło, a niewielki ułamek wraca na zewnątrz w postaci bardzo słabego świecenia, czyli fluorescencji.
Dla oka jest to niewidoczne, ale dla czułych detektorów to wręcz doskonały wskaźnik. Jeśli fluorescencja rośnie, to jest to znak, że roślina dostaje więcej światła, niż jest w stanie w danej chwili przerobić. Innymi słowy, jest prześwietlona, a nadmiar energii musi rozładować, żeby nie uszkodzić własnych komórek.
Zespół Lawson wykorzystał ten sygnał jak swoisty biologiczny feedback. Nad grządką bazylii umieszczono system monitorujący fluorescencję chlorofilu w czasie rzeczywistym. Dane trafiały do algorytmu AI, który na tej podstawie regulował intensywność lamp LED. Jeśli liście dawały znak, że nie nadążają z wykorzystaniem światła, system natychmiast przyciemniał lampy. Oznacza to, że rośliny mówią lampom, kiedy mogą świecić mocniej, a kiedy warto im odpuścić.
Więcej plonu, mniej prądu
Na poligon doświadczalny wybrano bazylię, czyli roślinę idealną do uprawy w halach i dobrze zbadaną pod kątem fotosyntezy. Naukowcy porównali dwa scenariusze: klasyczny, w którym lampy świecą z góry ustaloną mocą przez określoną liczbę godzin, oraz nowy, w którym intensywność światła jest dostosowywana na bieżąco do stanu roślin.
W trybie inteligentnym światło osiągało szczyt jasności po mniej więcej 6 godz. dnia świetlnego, a potem stopniowo słabło. Okazało się, że roślina w drugiej części dnia po prostu nie potrzebuje już tak intensywnego oświetlenia, bo jej wewnętrzna fabryka cukru jest dobrze rozkręcona i magazyny są pełne.
W efekcie zbiory bazylii wzrosły o około 13 proc., a zużycie energii spadło o około 6 proc. w porównaniu ze standardowo sterowanym oświetleniem. Dla dużej farmy, gdzie lamp są tysiące, różnica w kosztach może być kolosalna.
Jak to ma niby obniżyć ceny jedzenia?
Farmy pionowe są kuszącym sposobem na produkcję żywności bliżej konsumenta – na obrzeżach dużych miast albo wręcz w ich środku. Im bliżej centrum, tym droższa ziemia i energia. Jeśli technologia pozwalająca zaoszczędzić kilka-kilkanaście proc. prądu przy większych plonach stanie się standardem, to po prostu znacząco poprawi się opłacalność takich instalacji.
Niższe koszty energii to jedna z głównych dźwigni, która może sprawić, że sałaty, zioła czy owoce z farm pionowych będą konkurować ceną z produktami z tradycyjnych pól i szklarni, zwłaszcza tam, gdzie klimat jest surowy, a sezon wegetacyjny krótki. Dla konsumenta może to oznaczać, że świeże liście bazylii w środku zimy nie będą już towarem luksusowym, tylko standardowym elementem zakupów.
Zobacz także:
Trzeba oczywiście pamiętać, że o cenie w sklepie decyduje cały łańcuch – od kosztu energii i pracy, przez logistykę, po marże. Ale jeśli najdroższy element farmy, czyli światło, zacznie wreszcie pracować tak efektywnie jak roślina, która pod nim rośnie, cała układanka zaczyna się inaczej spinać.
