Precyzyjne rolnictwo i wertykalne uprawy mogą znacząco podnieść produkcję roślinną praktycznie bez zwiększania powierzchni ziemi rolnej, co przyczynia się do dewastacji środowiska naturalnego. Na polu tym działa coraz więcej startupów. Problemem może być jednak konserwatyzm rolników i wysokie ceny energii.
Inteligentne rolnictwo odpowiada na współczesne problemy
Światowa populacja może zwiększyć się nawet do 9,7 mld ludzi do polowy stulecia. To wymagać będzie podwyższenia produkcji rolnej nawet o 70 procent wynika z prognoz ONZ. Wskutek niezbędnego powiększenia areału upraw wiązałoby się to jednak z dalszymi procesami wylesiania, erozją gleb, zatruciem rzek i zbiorników wodnych w następstwie stosowania pestycydów i nawozów, co z kolei wiąże się z utratą środowiskowej bioróżnorodności. Precyzyjne rolnictwo, zwane też inteligentnym umożliwia zwiększenie plonów przy jednoczesnym zmniejszeniu stosowania nawozów, środków ochrony roślin i nawozów.
W tradycyjnej metodzie upraw rolnicy aplikują takie same ilości tych środków na całym areale gleby. Jednak potrzeby roślin się różnią, bo jej jakość jest inna na poszczególnych częściach pola. Oznacza to inny poziom wchłaniania nawozów i absorpcji wody, a trzeba jeszcze uwzględnić różny kąt nachylenia działek i poziom ekspozycji na słońce. Dotychczas stosowane maszyny rolnicze nie uwzględniają jednak tych różnic. Efektem jest przenawożenie i zbyt intensywna irygacją jednych roślin oraz demineralizacją i odwodnienie innych, co skutkuje mniejszymi od optymalnych do osiągnięcia plonami.
Problem ten rozwiązuje rolnictwo precyzyjne, które daje możliwość zmiennych poziomów aplikacji środków ochrony i wzrostu roślin. Istotą tego podejścia jest zebranie właściwych danych, ich analiza i podjęcie decyzji o intensywności stosowania środków upraw na poszczególnych działkach gruntu. Na dużych areałach wykorzystuje się technologie geoprzestrzenne, GPS i zdalne czujniki, które umożliwiają właściwe zdiagnozowanie jakości i właściwości gleby.
Obrazy takie można uzyskać dzięki satelitom, samolotom i dronom. Do zdefiniowania wilgotności gleby, temperatury i reakcji roślin na nawozy służą natomiast minisensory umieszczane na polu. Usługi w tym zakresie proponuje już południowoafrykański startup AgrIOT, który swoje rekomendacje dla rolników opiera na big data, chmurze obliczeniowej, urządzeniach optycznych internetu rzeczy (IoT) i autorskim systemie wspomagania decyzji agronomicznych (DSS). Z kolei hiszpańska młoda firma technologiczna SmartRural łączy dane geoprzestrzenne uzyskane z dronów z informacjami pochodzącymi z sensorów umieszczonych w glebie.
To zmniejsza koszty aplikacji nawozów, pestycydów i wody nawet o 25 procent. Cyfrowe narzędzie ochrony przez szkodnikami, innowacja firmy Bayer wykorzystująca internet rzeczy, umożliwia zdalną identyfikację szkodników, które sensory są w stanie wykryć na polu informując rolników o koniecznej aplikacji środków ochronnych. Niewielkie urządzenia zwane minirhizotronami wyposażone w minikamery umożliwiają z kolei obserwacje reakcji roślin na ich stosowanie. Do usuwania mechanicznie chwastów z pewnością pomocne okażą się roboty. Obiecujące perspektywy mają niewielkie specjalne kapsułki rozsiewane po polu uwalniające nawozy lub środki ochronne w tych jego częściach, w których są one wymagane.
Jednym z producentów takich biodegradowalnych i programowanych tabletek jest, założony w 2018 roku i specjalizujący się w nanotechnologiach kanadyjski startup Psigryph. Zanosi się więc na to, że w ciągu kilku najbliższych lat rolnictwo stanie się w dużej mierze bezobsługowe. Po polach przemieszczać się będą autonomiczne ciągniki i maszyny wykorzystujące algorytmy do zróżnicowanej aplikacji wody i środków wspomagających wzrost upraw, a czujniki wskażą optymalny czas zbiorów.
Rynek technologii umożliwiających stosowane precyzyjnego rolnictwa jest jeszcze niewielki i w roku 2021 jego wartość wyniosła 7 mld dolarów. Jednak do końca dekady ma rosnąć w średniorocznym tempie 12,8 procent. Postęp zależy też od zmiany nastawienia rolników i zwiększenia ich kompetencji cyfrowych. Powstają już dedykowane startupom (agtechom) fundusze venture capital. Jeden z nich dysponujący kwotą 104 mln dolarów powołał do życia Unilever. Specjalizuje się w wspieraniu rozwiązań służących ochronie i regeneracji gleb oraz technologii aplikacji środków z tym związanych. Według danych Crunchbase rok 2021 był rekordowy pod względem wartości inwestycji funduszy venture capital w sektor agtech. Inwestorzy, głównie z USA i Izraela, wyłożyli blisko 5 mld dolarów w 440 transakcjach wobec 3,3 mld rol wcześniej. Zeszły rok nie był już jednak tak udany, bo według danych za 3 kwartały wartość inwestycji spadła o jedną czwartą.
Uprawy wertykalne
Szczególnym typem precyzyjnego rolnictwa są uprawy w systemie zamkniętym, przede wszystkim wertykalne. Na świecie jest ich ponad 1400. Znaczna ich część ma charakter hydroponiczny, a więc nie stosuje się gleby tylko roztwory wodne z solami mineralnymi. Temperaturę, wilgotność i dostęp światła kontroluje sztuczna inteligencja. Podobną metodą jest aeroponika, kiedy rośliny umieszczone są w płytach z tworzyw sztucznych, tak aby ich korzenie znajdowały się w powietrzu. Woda i sole mineralne są rozpylane bezpośrednio na korzenie roślin w postaci aerozolu. Pionowe farmy zakładane są najczęściej w budynkach, kontenerach, specjalnych wieżach a nawet nie eksploatowanych kopalniach. Są znacznie bardziej wydajne od tradycyjnych upraw – 45 m2 może dać w ciągu roku tyle żywności co 8 tys. m2 ziemi rolnej uprawianej w sposób tradycyjny.
Z analizy CitiGPS wynika, że wartość światowego rynku tych upraw bliska była w 2020 roku 3 mld dolarów, w połowie obecnej dekady może to być 7,3 mld, a pod jej koniec nawet 25 mld dolarów. Farmy wertykalne mogą wymagać stosowania nawet o 90 proc. mniej wody niż uprawy tradycyjne. Technologicznie jednak to mocno skomplikowane przedsięwzięcia, które poza wiedzą rolniczą opierają się na sensorach, sztucznej inteligencji, machine learningu, automatyce, obrazowaniu przestrzennym i kilku innych technologiach. Plony z takich hodowli adresowane są do lokalnych, miejskich rynków, tak aby dystans do konsumenta był jak najmniejszy a rośliny świeże.
W lipcu zeszłego roku w Dubaju otworzono największą wertykalną farmę na świecie o powierzchni 30 tys. m2, która ma dostarczać 900 ton metrycznych roślin liściastych: sałat, rukoli, szpinaku i kiełków innych roślin. W Katarze farmy takie według planów mają zaspokajać za parę lat nawet 50 proc. popytu na świeże warzywa co jest celem Narodowej Strategii Bezpieczeństwa Żywnościowego.
Branża wertykalnych upraw doczekała się kilku jednorożców, czyli startupów o wycenie powyżej miliarda dolarów. Należy do nich berliński InFarm, który pozyskał od inwestorów do tej pory 600 mln dolarów. Produkuje on rośliny metodą hydroponiczną, głównie jednak w USA. W Teksasie buduje farmę, która ma dostarczać ponad tysiąc ton różnych sałat rocznie. Większy od niego jest kalifornijski Plenty, który uprawy liściaste umieszcza w wysokich wieżach i deklaruje nie stosowanie chemicznych środków ochrony roślin. Zainwestował w niego między innymi największy światowy detalista czyli Walmart, który hodowane przez Plenty rośliny zamierza w tym roku dodać do swojej oferty. Podobny startup – Gourment Garden, który wykorzystuje zastrzeżoną metodę zwaną naturoponiką funkcjonuje w Indiach. Uprawy obejmują nie tylko rośliny liściaste, ale także ogórki. W Polsce branża wertykalna dopiero kiełkuje, ale ma już swojego reprezentanta w postaci startupu Listny Cud, który produkuje mikroliście i zioła.
Niestety obciążeniem działalności farm wertykalnych stały się gwałtownie rosnące ceny energii, której zużywają one na utrzymanie optymalnych warunkach wegetacji roślin w tym sztucznego oświetlenia i temperatury, relatywnie dużo. Wiele startupów się już w ciągu kilku miesięcy zamknęło, inne jak InFarm tną zatrudnienie. Mniej chętne do wspierania inwestycji są fundusze VC. Nadzieją na utrzymanie i rozwój branży mogą być środki unijne związane z wdrażaniem Europejskiego Zielonego Ładu (energia z OZE) i miliardowe subsydia na transformację energetyczną w ramach amerykańskiej ustawy Inflation Reduction Act, które dotyczą także rolnictwa.
