マサチューセッツ工科大学 (MIT) のマサチューセッツ工科大学 (MIT) メディア ラボのクリエイティブな天才ややや頭のおかしい科学者たちの間でさえ、彼らのかなり変わった同僚の間でさえ、テーブルはしばしばロボットの頭で飾られています。 、ハワイアン シャツを着た痩せた短髪の科学者たちが、黒板にチョークで描かれた不思議な公式について見事に議論しています。サレブ ハーパーは非常に珍しい人物のようです。 科学研究の彼の同僚が作成している間 : 人工知能、スマート プロテーゼ、次世代の折り畳み機、人間の神経系を 3D で表示する医療機器、Harper が取り組んでいる – 彼はキャベツを育てています。 過去 7 年間で、彼は研究所の 2.5 階の小さなロビー (研究室のドアの後ろ) を、まるで SF 映画から命を吹き込まれたかのような超ハイテク ガーデンに変えました。 ブロッコリー、トマト、バジルのいくつかの品種がここで育ち、青と赤のネオン LED ライトを浴びているように見えます。 白い根はクラゲのように見えます。 植物は長さXNUMXメートル、高さXNUMXメートルのガラスの壁を包み込み、まるでオフィスビルを包み込んでいるかのようです。 ハーパーと彼の同僚に自由を与えれば、近い将来、彼らは大都市全体をそのような生きた食用の庭に変えることができると推測するのは難しいことではありません.
「私たちには、世界と世界の食料システムを変える力があると信じています」と、背が高くずんぐりした 34 歳の男性、青いシャツにカウボーイ ブーツを履いたハーパーは言います。 「都市農業の可能性は計り知れません。 そして、これらは空の言葉ではありません。 近年の「都市農業」は、「実際に可能だ」という段階（都市の屋上や空き地でレタスや野菜を栽培する実験が行われた）を超えて、思想家によって立ち上げられた真のイノベーションの波となっています。ハーパーのようにしっかりと立っています。 彼は XNUMX 年前に CityFARM プロジェクトを共同設立し、現在、ハーパーはハイテクが野菜収量の最適化にどのように役立つかを研究しています。 同時に、植物の水と肥料の必要性を監視し、最適な波周波数の光で苗木に餌を与えるセンサーシステムが使用されています。ダイオードは、植物の必要性に応じて、生命を与えるだけでなく光を送ります植物だけでなく、味も決定します。 ハーパーは、将来、そのようなプランテーションがビルの屋上に設置されることを夢見ています。実際の都市では、多くの人々が生活し、働いています。
ハーパーが導入を提案しているイノベーションは、農業のコストを削減し、環境への影響を減らすことができます。 彼は、彼の方法に従って光、水やり、施肥を測定および制御することにより、水の消費量を98％削減し、野菜の成長を4倍加速し、化学肥料と農薬の使用を完全に排除し、栄養をXNUMX倍にすることができると主張しています.野菜の価値と味を向上させます。
食糧生産は深刻な環境問題です。 私たちの食卓に上る前に、それは通常、何千キロもの旅をします。 英国のデヴォンにある農業学校であるビクトン カレッジの有機農業の責任者であるケビン フレディアーニは、英国は果物と野菜の 90% を 24 か国から輸入していると推定しています (そのうち 23% は英国から)。 スペインで栽培されたキャベツをトラックで英国に配送すると、約 1.5 kg の有害な炭素排出が発生することが判明しました。 この頭を英国の温室で育てると、この数値はさらに高くなり、約 1.8 kg の排出量になります。 「私たちには十分な光がありません。ガラスは熱をうまく保持できません」と Frediyani 氏は言います。 しかし、人工照明を備えた特別な断熱建物を使用すると、排出量を 0.25 kg まで減らすことができます。 Frediyani 氏は、彼が話していることをよく知っています。彼は以前、Paington Zoo で果樹園と野菜プランテーションを管理していました。2008 年に、動物飼料をより効率的に栽培するための垂直植栽法を提案しました。 このような方法を導入できれば、より安く、より新鮮で栄養価の高い食品を手に入れることができ、温室効果ガスの排出量を年間数百万トン削減することができます。農産物は、栽培自体よりも合計で4倍の有害な排出物を生み出します. これは、差し迫った世界的な食糧危機の接近を大幅に遅らせる可能性があります。
国連の専門家は、2050 年までに世界人口が 4.5 億人増加し、世界人口の 80% が都市に住むようになると計算しています。 すでに今日、農業に適した土地の 80% が使用されており、干ばつや洪水の増加により製品の価格が上昇しています。 このような状況下で、農業のイノベーターたちは、問題の解決策として都市に目を向けてきました。 結局のところ、高層ビルや放棄された防空壕など、どこでも野菜を育てることができます。
野菜を栽培し、LED を供給するために革新的な温室技術を使用し始めている企業の数には、たとえば、独自の農業用 LED 部門を持つ Philips Electronics などの巨人が含まれます。 そこで働く科学者たちは、微気候技術、空中栽培*、アクアポニックス**、水耕栽培***、雨水貯留システム、さらには嵐のエネルギーを利用できるマイクロタービンの可能性を探りながら、新しいタイプの包装ラインと管理システムを作成しています。 しかし、これまでのところ、そのようなイノベーションを実現できた人はいません。 最も難しい部分はエネルギー消費です。 TIME 誌の 2012 年ディスカバリー オブ ザ イヤーに選ばれた、科学界で大きな騒ぎとなった VertiCorp (Vancouver) 水耕栽培システムが墜落したためです。 電気を使いすぎた。 テキサスの農場で育ったパン屋の息子であるハーパーは、「この地域には多くの嘘と空虚な約束があります。 「これは、多くの無駄な投資と、大小を問わず多くの企業の崩壊につながりました。」
ハーパー氏は、彼の開発のおかげで、電力消費を 80% 削減できると主張しています。 特許で保護された産業農業技術とは異なり、彼のプロジェクトはオープンであり、誰もが彼のイノベーションを使用できます。 これにはすでに先例があり、MIT が設計したレーザー カッターや XNUMXD プリンターの場合と同様に、研究所が製造し、世界中の研究所に寄贈しています。 「彼らは、私たちの野菜栽培運動のモデルとなる生産ネットワークを作りました」とハーパーは言います。
… XNUMX 月のある晴れた日の午後、Harper は新しいセットアップをテストしています。 彼は子供のおもちゃセットから取り出した段ボールを持っています。 彼の前には、青と赤の LED で照らされたコールスローの箱があります。 着陸は、ハーパーが PlayStation から借りたモーション トラッキング ビデオ カメラによって「監視」されます。 彼はチャンバーを段ボールシートで覆います - ダイオードはより明るくなります。 「気象データを考慮して、ダイオード照明補償アルゴリズムを作成することができます」と科学者は言います。 もう少しインタラクティブな環境が必要です。」
ハーパーは、アルミニウムのスラットとプレキシガラスのパネルからそのようなモデルを組み立てました。これは一種の無菌手術室です。 人間の背丈よりも高いこのガラス ブロックの中に、50 の植物が生きており、根が垂れ下がっていて、自動的に栄養分が注がれているものもあります。
このような方法自体は独特ではありません。小規模な温室農場では、数年前から使用されています。 イノベーションは、光合成を生み出す青と赤の光のダイオードの使用と、Harper が達成した制御レベルにあります。 温室には文字通り、大気の状態を読み取ってデータをコンピューターに送信するさまざまなセンサーが詰め込まれています。 「時間の経過とともに、この温室はさらにインテリジェントになります」とハーパー氏は断言します。
各植物に与えられたラベルのシステムを使用して、各植物の成長を追跡します。 「今日まで、誰もこれを行っていません」とハーパーは言います。 「そのような実験について多くの誤った報告がありましたが、どれもテストに合格しませんでした。 現在、科学界にはそのような研究に関する多くの情報がありますが、それらが成功したかどうか、そして一般的に、それらが実際に実施されたかどうかは誰にもわかりません.
彼の目標は、Amazon.com のように配達されるオンデマンドの野菜生産ラインを作ることです。 緑色の野菜を収穫する代わりに (たとえば、緑色のトマトはオランダでは夏に収穫され、スペインでは冬に収穫されるため、栄養素が乏しく無味です)、何百キロも送り、ガスを与えて熟したように見せます。注文することができます。あなたのトマトもここにありますが、庭から、そしてほとんど次の通りで、本当に熟して新鮮になります。 「配達は迅速です」とハーパーは言います。 「その過程で味や栄養が失われることはありません！」
今日まで、Harper の最大の未解決の問題は光源に関するものです。 窓から差し込む日光と、スイスのスタートアップ Heliospectra 製のインターネット制御 LED の両方を使用します。 ハーパーが提案するように、オフィス ビルに野菜農園を配置すると、太陽から十分なエネルギーが得られます。 「私の植物は光スペクトルの 10% しか使用しません。残りは部屋を暖めるだけです。これは温室効果のようなものです」と Harper 氏は説明します。 – だからわざと温室を冷やさなければならないのですが、それは多くのエネルギーを必要とし、自給自足を破壊します。 しかし、ここで修辞的な質問があります: 日光の費用はいくらですか?
従来の「ソーラー」温室では、ドアを開けて部屋を冷やし、蓄積された湿度を下げる必要があります。これが、招かれざる客 (昆虫や菌類) が中に入る方法です。 Heliospectra や Philips などの企業の科学チームは、太陽の使用は時代遅れのアプローチであると考えています。 実際、農業分野における最大の科学的ブレークスルーは現在、照明会社によって行われています。 Heliospectra は、温室用のランプを供給するだけでなく、バイオマスの成長を促進し、開花を促進し、野菜の味を改善する方法の分野で学術研究も行っています。 NASA は、実験で作ったランプを使用して、ハワイの「火星宇宙基地」を調整しています。 ここの照明は、独自の内蔵コンピューターを備えたダイオード付きのパネルによって作成されます。 「植物がどのように感じているかを尋ねる信号を植物に送ることができます。その代わりに、スペクトルをどれだけ使用し、どのように食べるかについての情報を送信します」と、ヨーテボリの Heliosphere の共同リーダーである Christopher Steele は言います。 「例えば、青色光はバジルの生育に最適ではなく、風味に悪影響を及ぼします。」 また、太陽は野菜を完全に均等に照らすことができません。これは、雲の出現と地球の自転のためです。 CEO の Stefan Hillberg 氏は次のように述べています。
このような照明システムは 4400 ポンドの価格で販売されており、決して安くはありませんが、市場での需要は非常に高くなっています。 今日、世界中の温室には約 55 万個のランプがあります。 「ランプは 1 ～ 5 年ごとに交換する必要があります」と Hillberg 氏は言います。 「それは大金だ。」
植物は太陽光よりもダイオードを好みます。 ダイオードは植物の真上に配置できるため、茎の作成に余分なエネルギーを費やす必要がなく、上向きにはっきりと成長し、葉の部分がより太くなります。 シカゴから 50 km に位置する世界最大の屋内垂直農場である GreenSenseFarms では、7000 つの照明室に 10 個ものランプが設置されています。 「ここで育ったレタスは、より風味豊かでシャキシャキしています」と CEO のロバート コランジェロは言います。 – 各ベッドを 840 個のランプで照らします。ベッドは 150 台あります。 30 日ごとに XNUMX 頭のレタスが庭から収穫されます。」
ベッドは農場に垂直に配置され、高さ7.6mに達します。 Green Sense ファームは、いわゆる「ハイドロニュートリエント フィルム」の技術を使用しています。 実際には、これは栄養豊富な水が「土壌」に浸透することを意味します。これは再生可能な資源であるため、ピートの代わりにここで使用される砕いたココナッツの殻です。 「ベッドが垂直に配置されているため、野菜は通常の水平な状態よりも少なくとも 25 倍厚く育ち、30 倍から XNUMX 倍多く収穫できます」とコランジェロは言います。 「農薬の放出がなく、リサイクルされた水とリサイクルされた肥料を使用しているため、地球にとって良いことです。」 「それは（従来よりも）はるかに少ないエネルギーを使用します」と、コランジェロは、地球上で最大のフィリップスと共同で作成した彼の野菜工場について語っています.
コランジェロは、農業産業はすぐに 2 つの方向にのみ発展すると考えています。3 つ目は、小麦やトウモロコシなどの穀物が植えられた大規模な空き地です。これらの穀物は、数か月間貯蔵でき、ゆっくりと世界中に輸送できます。これらの農場は、都市から遠く離れています。 第二に、トマト、キュウリ、青菜などの高価で傷みやすい野菜を育てる垂直農場です。 今年 30 月にオープンした彼の農場は、年間売上高で 48 万から 8 万ドルを生み出すと予想されています。 コランジェロはすでに、彼の代表的な製品をレストランや、わずか XNUMX 分の場所にある WholeFood 配送センターに販売しており、米国 XNUMX 州の XNUMX 店舗に新鮮な野菜を配送しています。
「次のステップは自動化です」とコランジェロは言います。 床が垂直に配置されているため、工場長は、ロボット工学とセンサーを使用して、熟した野菜を判断し、収穫し、新しい苗木と交換することが可能になると考えています. 「ロボットが自動車を組み立てる自動化された工場があるデトロイトのようになるでしょう。 乗用車やトラックは大量生産ではなく、ディーラーから注文された部品から組み立てられます。 これを「注文に応じた成長」と呼びます。 店が必要なときに野菜を摘みます。」
農業分野におけるさらに驚くべきイノベーションは、「コンテナ農場の出荷」です。 それらは、加熱システム、灌漑、およびダイオードランプによる照明を備えた垂直成長ボックスです。 運搬や保管が容易なこれらのコンテナは、XNUMXつを積み重ねて店舗やレストランのすぐ外に置くことができ、新鮮な野菜を提供することができます。
いくつかの企業がすでにこのニッチを埋めています。 フロリダを拠点とする Growtainer は、農場全体と、レストランや学校向けのオンサイト ソリューション (生物学の視覚補助として使用される) の両方を製造する会社です。 「私はこれに 40 万ドルを投資しました」と、フロリダ、タイ、ベトナムで XNUMX 年間蘭生産者を率いてきた Grotainer の CEO である Glen Berman 氏は言います。 「私たちは灌漑システムと照明システムを完成させました」と彼は言います。 「私たちは自然そのものよりもよく成長します。」
彼はすでに数十の流通センターを持っており、その多くは「所有者と消費者」のシステムに従って機能しています。コンテナを販売し、自分で野菜を栽培しています。 Berman の Web サイトでは、これらのコンテナーは、ロゴやその他の情報を配置できる優れた「ライブ広告」であるとさえ主張しています。 他の企業は別の原則に取り組んでいます。彼らは、野菜がすでに成長している独自のロゴが付いたコンテナを販売しています. 残念ながら、どちらのスキームも消費者にとっては高価です。
ブライト ファームの CEO であるポール ライトフット氏は、「マイクロ ファームのエリアごとの ROI は逆です。 Bright Farms は、スーパーマーケットの隣に配置できる小さな温室を製造しているため、配送の時間とコストが削減されます。 「部屋を暖房する必要がある場合、XNUMX メートルよりも XNUMX 平方キロメートルを暖房する方が安価です。」
一部の農業イノベーターは、学界ではなく企業出身です。 2007 年の非営利プロジェクト ScienceBarge に基づいた Bright Farms も同様です。このプロジェクトは、ハドソン川 (ニューヨーク) に定着した革新的な都市型農場のプロトタイプです。 その時、世界中のスーパーマーケットが、地元産の新鮮な野菜の需要が高まっていることに気付きました。
米国のスーパーマーケットで販売されているレタスの 98% は、夏はカリフォルニアで、冬はアリゾナで栽培されているため、そのコスト (国の西部では高い水のコストを含む) は比較的高くなります。 . ペンシルベニア州では、Bright Farms が地元のスーパーマーケットと契約を結び、地域で雇用を創出したことで税額控除を受け、120 ヘクタールの農場を購入しました。 屋上の雨水システムと Saleb Harper's のような垂直構成を使用するこの農場は、ニューヨークと近くのフィラデルフィアのスーパーマーケットに、毎年 2 万ドル相当の自社ブランド野菜を販売しています。
「私たちは、より高価であまり新鮮ではない西海岸の野菜に代わるものを提供しています」とライトフットは言います. – 腐りやすい青菜は、全国に輸送するのに非常に費用がかかります。 そのため、これはより良い、より新鮮な製品を紹介する機会です。 長距離輸送にお金をかける必要はありません。 私たちのコアバリューは、テクノロジーの領域の外にあります。 私たちのイノベーションはビジネスモデルそのものです。 結果を達成できるあらゆるテクノロジーを実装する準備ができています。」
ライトフット氏は、見返りがないため、コンテナー ファームが大規模なスーパーマーケットで足場を築くことは決してできないだろうと考えています。 「特定のレストラン向けの高価な野菜など、いくつかの本当のニッチがあります」とライトフットは言います。 「しかし、私が取り組んでいる速度では機能しません。 そのようなコンテナは、例えば、アフガニスタンの海兵隊の軍事基地に投げ込むことができます.
それでも、農業の革新は名声と収入をもたらします。 これは、ノース キャパム (ロンドン エリア) の通りの 33 メートル下にある農場を見れば明らかです。 ここでは、第一次世界大戦の防空壕の跡地で、起業家のスティーブン・ドリングとパートナーが 1 万ポンドを調達して、利用されていない都市空間を再生し、持続可能で収益性の高い最先端の農業を生み出し、レタスやその他の野菜の栽培に成功しています。
彼の会社、ZeroCarbonFood (ZCF、Zero Emission Food) は、「タイド」システムを使用して垂直ラックで野菜を栽培しています。水は成長している野菜を洗い流し、集めて (栄養素で強化) 再利用します。 緑は、ストラットフォードのオリンピック選手村のカーペットを再利用して作られた人工土壌に植えられています。 照明に使用される電力は、小型のマイクロ水力タービンから供給されます。 「ロンドンは雨が多い」とドリングは言う。 「そのため、雨水流出システムにタービンを設置し、エネルギーを供給しています。」 ドリングはまた、垂直成長の最大の問題の XNUMX つである蓄熱の解決にも取り組んでいます。 「私たちは、どのように熱を除去して電気に変えることができるか、二酸化炭素をどのように利用できるかを研究しています。二酸化炭素は植物のステロイドのように機能します。」
2001 年の地震と津波で大きな打撃を受けた東日本では、有名な植物専門家が元ソニーの半導体工場を世界で 2300 番目に大きな屋内農場に変えました。 XNUMXmの面積で2、農場は17500個の低エネルギー電極（ゼネラルエレクトリック製）で照らされており、10000日あたりXNUMX頭の野菜を生産しています. 農場の背後にある会社であるミライ (「ミライ」は日本語で「未来」を意味します) は、すでに GE のエンジニアと協力して、香港とロシアに「成長する工場」を設立しています。 このプロジェクトを立ち上げた島村重治は、「いよいよ農業の工業化に着手する準備が整いました」と将来計画を立てました。
現在、科学の農業分野では資金が不足していません。これは、家庭用に設計されたものからイノベーションの数が増えていることに見ることができます (Kickstarter には、Niwa などの興味深いプロジェクトがたくさんあります。これにより、自宅でスマートフォン制御の水耕栽培プラントでトマトを栽培できます）から、グローバルに。 たとえば、シリコンバレーの経済大手 SVGPartners は、Forbes と協力して、来年の国際農業革新会議を主催しています。 しかし、真実は、革新的な農業が世界の食品産業の大きな部分を占めるようになるには、XNUMX 年以上の長い時間がかかるということです。
「本当に重要なのは、輸送コストがなく、排出物がなく、資源の消費が最小限であるということです」とハーパー氏は言います。 科学者が指摘したもうXNUMXつの興味深い点は、いつの日か、野菜製品の栽培の地域特性を超えることができるようになることです. レストランは、屋外で特別なコンテナで好みの野菜を育てます。 光、酸塩基バランス、水のミネラル組成を変更するか、特に灌漑を制限することで、野菜の味を制御できます。たとえば、サラダを甘くすることができます. 徐々に、このようにして独自のブランド野菜を作成できます。 「あちらこちらで最高のブドウが育つのはもうないでしょう」とハーパーは言います。 – “Will be” 最高のブドウはブルックリンのこの農場で栽培されています. 最高のフダンソウは、ブルックリンのその農場から来ます。 これは素晴らしいです"。
Google は、Harper の調査結果とマイクロファームの設計を、Mountain View 本社のカフェテリアに実装して、従業員に新鮮で健康的な食品を提供する予定です。 彼はまた、綿花会社から、そのような革新的な温室で綿花を栽培することが可能かどうかを尋ねられました (Harper は確信が持てませんが、可能かもしれません)。 Harper のプロジェクトである OpenAgProject は、中国、インド、中央アメリカ、アラブ首長国連邦の学者や上場企業から注目を集めています。 また、自宅に近いもう 4600 つのパートナーであるミシガン州立大学は、デトロイト郊外にある元 XNUMX 平方フィートの自動車倉庫を世界最大の「垂直野菜工場」に変えようとしています。 「自動化を理解するのに最適な場所はどこですか?デトロイトではありませんか? ハーパーは尋ねます。 – そして、「新しい産業革命とは何ですか?」という質問がまだあります。 それが彼女だ！」
※エアロポニックスとは、土を使わず空中で植物を育てる方法で、栄養素をエアロゾルの形で植物の根に届けます。
** アクアポニックス – ハイテク水産養殖（水生動物の育成と水耕栽培）と土を使わない植物の育成を組み合わせた論理的な農業方法です。
***水耕栽培は土を使わずに植物を育てる方法です。 植物の根系は地面ではなく、湿った空気（十分に通気された水;固体ですが、水分と空気が集中し、かなり多孔質）の媒体であり、特別なソリューションにより、ミネラルで十分に飽和しています. このような環境は、植物の根茎の良好な酸素化に貢献します。