Na zapadnom boku Arizone, osušenom od kostiju, gdje se sliv rijeke Kolorado sastaje s pustinjom Mojave, sjedi 11,000 hektara lucerne, sirka, pšenice i sudanske trave koja pripada indijskim plemenima na rijeci Kolorado (CRIT), a sve je predodređeno za žetvu i prodaje za stočnu hranu. Da bi bilo što raslo ovdje, navodnjavanje je neophodno. Ove je godine do sada palo manje od četvrtine inče kiše, kaže Josh Moore, koji u ime svog plemena upravlja farmom.
"Rezervacija je postavljena na prilično zastarjelom sustavu za navodnjavanje poplavama", kaže Moore. Mreža kanala izgrađena u 19. stoljeću isporučuje vodu iz rijeke Colorado, sustava koji se činio boljom idejom prije nego što je sliv ušao u uporno i sve strašnije stanje suše. Iako kanali opskrbljuju dovoljno vode za sadašnje potrebe CRIT -a u poljoprivredi, plemena planiraju topliju i suhu budućnost. Ove sezone mogu se vidjeti crne plastične cijevi kako vijugaju stotinama redova sirka: eksperiment s navodnjavanjem mikrokapnicama koji bi mogao radikalno smanjiti povlačenje farme iz preopterećenog sliva.
U cijelom svijetu većina usjeva ovisi samo o kiši, ali na mjestima gdje oborine nisu dovoljne prisiljeni smo navodnjavati. Unatoč svim inovacijama koje su posljednjih godina ušle u poljoprivredu, od Traktori s GPS navojem do genetski modificiranih sadnica, 85% cijelog navodnjavanja i dalje se ispušta ispuštanjem velikih količina vode po površini polja, otprilike na isti način na koji se to radilo prije 4,000 godina u Mezopotamiji.
Navodnjavanje je poplavilo jer je jeftino, ali iz perspektive prirodnih resursa zapanjujuće je skupo. Čak 70% vode odlazi u otpad, a pretjerano zalijevani usjevi ne mogu postići svoj puni potencijal. Višak gnojiva odnosi se otjecanjem, zagađujući potoke, močvarna područja i jezera.
Navodnjavanje Microdripom trebalo je riješiti sve to. Tridesetih godina prošlog stoljeća mladi je inženjer po imenu Simcha Blass primijetio drvo koje je postalo mnogo više od ostalih u istom redu; kad je bolje pogledao, otkrio je da se njegovo korijenje hrani sitnim curenjem iz obližnje cijevi za navodnjavanje. Godinama kasnije Izraelci su koristili koncept za stvaranje plastičnog sustava za navodnjavanje kap po kap koji se nastavio prodavati pod markom NETAFIM. Ostaje globalni lider u svom sektoru.
Danas postoje stotine tvrtki za navodnjavanje kap po kap, ali se ta tehnologija primjenjuje na manje od 5% navodnjavanih hektara u svijetu, obično na usjeve s velikim ulaznicama, poput badema, vinskog grožđa i rajčice. Ograničavajući faktor su troškovi. Kako su sustavi trenutno projektirani, protjerivanje vode kroz stotine stopa cijevi zahtijeva veliku silu, koju poljoprivrednici opskrbljuju crpkama; električne ako imaju snagu na svojim poljima, dizelske inačice s ugljikovim podrigivanjem ako nemaju. Kanali za kapanje također su skloni začepljenju česticama mulja ili algama koje se nalaze u prirodnoj vodi, pa se moraju filtrirati, što dodaje još jedan trošak. Cijela postavka iznosi najmanje 2,000 dolara po jutru, plus računi za energiju. Za usjeve niže vrijednosti, poput pamuka ili lucerne, navodnjavanje kapanjem jednostavno se ne isplati.
Međutim, postavljanje mikrodripa koje koristi CRIT Farms koštalo je manje od 400 USD po jutru za instalaciju, a potrebni tlak se u potpunosti opskrbljuje gravitacijom, koja ima prednost što je besplatna i neutralna za ugljik. Slučajnom promatraču sustav ne izgleda previše. No, Mooreu je ideja o navodnjavanju usjeva kap po kap za prehranu životinja ništa drugo do revolucionarna. Naravno, pod pretpostavkom da to zaista funkcionira.
"Kad se bunar osuši, znamo vrijednost vode", napisao je Benjamin Franklin u izdanju iz 1746 Jadni Richard's Almanack. Nije znao ni pola toga. Današnja svjetska populacija je 10 puta veća od tadašnje, a izvori slatke vode opadaju. Najveća svinja vode do sada je poljoprivreda, na koju otpada gotovo tri četvrtine globalne uporabe.
Znakovi nestašice vode posvuda su oko nas, koji su svake godine sve alarmantniji. U kolovozu je po prvi put u povijesti američka vlada proglasila rijeku Colorado u a stanje nestašice, izazivajući smanjenje opskrbe nekih od 40 milijuna ljudi koji o tome ovise. Pet milijuna njih vodu dobiva zahvaljujući projektu Central Arizona Project (CAP), javnom komunalnom poduzeću koje doprema riječnu vodu kanalom sa zapadnog ruba Arizone do 80% stanovništva države.
Chuck Cullom, voditelj programa rijeke Colorado u CAP-u, proveo je posljednje desetljeće istražujući mogućnosti za povećanje vodoopskrbe Arizone, uključujući tehnologije i uređaje za pročišćavanje otpadnih voda koji pomažu urbanim korisnicima da obuzdaju njihovu upotrebu. Godine 2019., na konferenciji u Tel Avivu, Cullom je upoznao izvršnog direktora izraelskog pokretača za navodnjavanje tzv N-kapanje, koji je razvijao sustav koji je obećavao drastičnu uštedu vode bez previsokih troškova. "Bio sam superskeptičan", kaže Cullom. "Zvučalo je kao jednorog rješenje."
No, poljoprivreda čini veliku većinu slatkovodne vode Arizone, pa je Cullom bio spreman isprobati N-Drip. Godine 2020. CAP je CRIT Farmama dao sustav za korištenje na 40 hektara sirka. Otkrili su da je prepolovio potrošnju vode, dok je blago poboljšao kvalitetu usjeva: zapanjujući rezultat, iako u vrlo malim razmjerima. Ove je godine CAP proširio pilot -projekt na oko 200 hektara sirka i pamuka diljem Arizone, a, ako sve bude u redu, nada se da će sustav primijeniti na regionalnoj razini do 2023. godine, nastavljajući pokrivati troškove opreme za poljoprivrednike koji ga instaliraju.
N-Drip je zamisao Uri Shanija, profesora fizike tla na Hebrejskom sveučilištu u Jeruzalemu i bivšeg predsjednika izraelske uprave za vode. Prije sedam godina krenuo je u razvoj sustava za navodnjavanje s mikrokapicama koji je dovoljno jeftin da ima smisla ne samo za salatu i bobičasto voće, već i za robe usjeva kao što su soja i kukuruz, koji čine većinu svjetske poljoprivredne proizvodnje.
"Moja prva reakcija je bila, naravno da bi ovo promijenilo svijet, ali to nikada neće uspjeti"
Shani ima 72 godine, ima kratku kosu od soli i papra, čaše s žičanim okvirima i bezobrazan način. Rođen je 1950. u kibucu ispunjenom tjeskobom svojstvenom životu u sušnoj zemlji posvećenoj poljoprivrednoj samodostatnosti. “Moj otac je bio inženjer koji je prvenstveno radio na vodi. Odrastao sam cijeli život razmišljajući o vodi i vodenim rješenjima ”, kaže Shani govoreći Zoom iz ureda N-Dripa u Tel Avivu.
Nakon što je odslužio vojni rok u elitnoj komandoskoj jedinici, Shani je otišao na Hebrejsko sveučilište, najistaknutiju izraelsku istraživačku instituciju, te stekao zvanje magistra fizike tla. Za svoj doktorat znanosti. posla, preselio se u Kibbutz Yotvatu, u pustinji na krajnjem jugu Izraela. Područje godišnje dobije manje od XNUMX cm kiše i ima samo bočatu podzemnu vodu za navodnjavanje: vanjske granice poljoprivrede. Tamo je počeo kao student, a završio upravljanjem kibucom.
Shani je kasnije postao profesor, a 2006. je izabran za prvog čelnika novostvorene izraelske uprave za vode. Uloga je bila složena i obuhvaćala je inženjering, menadžment, politiku i ekonomiju, a on ju je preuzeo sa zemljom koja je doživjela najveću sušu u povijesti. Ulaganje Shani s turbopunjenjem u recikliranje i desalinizaciju vode. Kako bi to platio, značajno je - i kontroverzno - povisio cijenu vode.
"U cijelom svijetu razlog zašto postoji toliko problema s vodom je vrlo mali broj zemalja koje su spremne potrošačima naplatiti stvarnu cijenu", kaže Seth Siegel, glavni direktor za održivost N-Dripa i autor bestselera New York Timesa iz 2015. Neka bude vode, koji opisuje uspon Izraela kao lidera u očuvanju vode i tehnologiji. Godine 2012. Shani je napustila ured s Izraelom zbog viška slatke vode. "Bilo je izvanredno što je uspio."
Kao privatni građanin, Shani je ponovno počela razmišljati o sve većoj prijetnji nestašice vode u svijetu. Više od četvrtine svjetskog stanovništva živi u zemljama pod vodenim stresom, a Ujedinjeni narodi procjenjuju da bi nestašica vode mogla istisnuti 700 milijuna ljudi do kraja desetljeća. Odlučio je da bi najznačajniji doprinos koji bi mogao dati bio pomoći u navodnjavanju kap po kap. To je značilo izumiti sustav koji radi bez filtera i pumpi.
Da biste razumjeli Shanin izazov, prvo morate razumjeti što se događa unutar tih skromnih crnih plastičnih linija za kapanje. Uz svaku je niz rupa, a unutar svake rupe pričvršćen je plastični dodatak veličine Tic Tac -a, koji se naziva odašiljač. Voda se kreće kroz iznimno uski kanal sličan labirintu unutar emitera, reguliran tako da izlazi u mjerenim kapljicama. Otpor koji stvaraju ti emiteri razlog je zbog kojeg je potreban veliki pritisak za premještanje vode s jednog kraja polja na drugi u tradicionalnom sustavu.
Shani je zamislio novu vrstu emitera, onu koja je pružala tako mali otpor da bi tlak vode koji osigurava samo gravitacija- prikupljen tijekom spuštanja od 1 do 2 metra od kanala za navodnjavanje do polja ispod- biti dovoljan da pokrene svu vodu put dolje kroz stotine stopa cijevi i u zemlju. Prvo je eksperimentirao s tkanjem plastičnih i metalnih vlakana u različite trodimenzionalne rešetkaste strukture. No, jednog je dana došlo do izleta, kaže, do otkrića: Umjesto cik -cak kanala, njegov bi se odašiljač sastojao od šipke okačene unutar cilindra, s vodom koja teče kroz oblik cijevi formiran između njih. Za razliku od tradicionalnih emitera, sada niti jedna čestica krhotina ne može blokirati protok vode. "Bum", kaže Shani. “Bio sam potpuno uvjeren da će uspjeti. Zatim smo razvili svu matematiku. "
Nakon što je fino prilagodio koncept, Shani ga je morala komercijalizirati. Kontaktirao je Erana Pollaka, bivšeg službenika ministarstva financija s kojim je blisko surađivao kao predsjednik vodovoda, i rekao Pollaku da je izumio navodnjavanje kap po kap koje koristi samo gravitaciju. Pollak je bio skeptičan. I on je odrastao na kibucu i znao je za navodnjavanje; nije postojalo nešto poput kapanja nultog pritiska.
"Moja prva reakcija je bila, naravno da bi ovo promijenilo svijet, ali to nikada neće uspjeti", priča Pollak. Upoznao je Shani u sjedištu N-Dripa, koji je u to vrijeme bio mali ured u striptiz centru u predgrađu Tel Aviva. Shani ga je odvela do jedne šupe iza. "Bilo je to 20 metara cijevi, ručno zalijepljene, koje su kapale vodu po tlu iz male plastične kante za smeće", kaže Pollak. "To je bilo u najosnovnijoj fazi koju je moguće zamisliti, ali ovo je bio trenutak u kojem sam shvatio da bi moglo uspjeti." Pollak se prijavio kao glavni izvršni direktor.
N-Drip je svoje prvo službeno terensko ispitivanje instalirao krajem 2017. godine na pet hektara šećerne trske u Eswatiniju (bivši Svazilend), izvlačeći vodu izravno iz rijeke. Utvrdili su da sustav ne samo da radi i troši manje vode, već je i povećao prinose usjeva za 30%. S ohrabrujućim rezultatima, N-Drip je prešao na veća ispitivanja u Australiji i SAD-u, a od tada se proširio na 17 zemalja, od Vijetnama do Nigerije. Ako se Shanijeva vizija ostvari, N-Drip ima priliku modernizirati milijune farmi i promijeniti globalnu potrošnju slatke vode.
Do danas je N-Drip prikupio 25 milijuna dolara financiranja, a njegov sustav stotine poljoprivrednika koristi za usjeve vrijedne 4,000 hektara, od pamuka do krumpira do soje. Ali Shani ima dug put ako namjerava pretvoriti Zemljinih 600 milijuna hektara navodnjavanih poplavama, a put od vrtne šupe do globalnog rješenja za navodnjavanje imat će mnogo prepreka.
Budući da N-Drip ne koristi filtraciju, većina štucanja do sada je imala veze sa svim neočekivanim stvarima koje bi se mogle naći u vodi na farmi. Rano u jednom ispitivanju, jedan je kalifornijski uzgajivač panično kontaktirao N-Drip kako bi rekao da mu je sustav prestao funkcionirati. Kad je Shani stigao, pronašao je ribu veličine kažiprsta koja začepljuje jednu cijev. Grupa zelenih algi učinila je nešto slično na jednoj farmi u Kazahstanu. Sada su spremnici za vodu N-Dripa opremljeni mrežicom za hvatanje svih vrsta biljnog i životinjskog svijeta.
Na suncu u Arizoni, u regiji s vodom bogatom mineralima, kapljice su se toliko zagrijale da se kalcijev karbonat taložio, prekrivajući emitere u kamencu poput unutrašnjosti britanskog čajnika. To je dovelo do toga da je N-Drip razvio protokole za ukopavanje svojih linija u tanki sloj zemlje kako bi ih ohladio i za korištenje omekšivača na tvrdoj vodi.
David Midmore, emeritus profesor biljnih znanosti u Australiji Središnje Sveučilište Queensland i stručnjak za navodnjavanje mikrodripima, kaže da ako N-Drip doista planira doseći 500 milijuna malih poljoprivrednika u svijetu, a ne samo velike, sofisticirane uzgajivače, uspjeh ne ovisi samo o projektiranju prave tehnologije već i o značajnom ulaganju u obrazovanje i podršku. "Vrlo je važno da se uzgajivači nauče ispravnim načinima navodnjavanja kapanjem, da imaju jednostavne mjere vode u tlu i kako ne treba previše ili premalo navodnjavati", kaže on. "To nije samo trening, već i praćenje."
N-Drip inzistira na tome da su male farme ključni dio njegove misije. "Ako bogati poljoprivrednik u Australiji poveća prinos za 47%, to je sjajno, otvorite šampanjac, odmarajte se te godine", kaže Siegel, glavni direktor tvrtke za održivost. "Ali ako samohrani poljoprivrednik poveća prinos, a oni imaju više hrane za jesti i više hrane za prodaju, to mijenja tu obitelj i tu zajednicu."
U tu svrhu, kako se pandemija Covid-19 razvijala 2020., stavljajući na čekanje unosne projekte u SAD-u i Australiji, N-Drip se okrenuo proizvodnji kompleta od 1 hektara namijenjenog tim korisnicima. Ovaj DIY sustav dolazi s vezom na YouTube video zapis i jednostavnim Ikeinim crtežima linija koji će poljoprivrednika voditi kroz instalaciju.
N-Drip je također razvio vlasnički senzor tla, tzv N-Drip Connect, koji prati stanje biljaka i tla i šalje poljoprivrednicima u realnom vremenu upute o tome kada navodnjavati i gnojiti. Senzor se također vraća agronomskom timu tvrtke, tako da može pratiti stanje na terenu.
Još jedan izazov za N-Drip i dalje će biti ekonomski. Sustav se može instalirati za dio troškova konvencionalnog sustava za kapanje pod tlakom, bez ikakvih tekućih troškova energije, ali je voda besplatna ili uvelike subvencionirana za većinu poljoprivrednika u svijetu. Iako bi neki, poput australskih uzgajivača pamuka, mogli biti spremni uložiti kako bi hitno zaštitili brzo nestajući resurs, mnogi mali svjetski poljoprivrednici ne bi mogli pokriti ni skromne dodatne troškove.
“Tržište malih vlasnika veliko je tržište i ono koje može imati najviše koristi od našeg sustava, ali s njim je vrlo teško poslovati ako nemate velikog i dobro pozicioniranog partnera”, priznaje Pollak. N-Drip predviđa pružanje svog sustava ovim poljoprivrednicima prvenstveno putem neprofitnih organizacija, vladinih agencija i velikih korporacija koje ispunjavaju obećanja o održivosti. Njegovi rukovoditelji kažu da se prilika, u bliskoj budućnosti, može mjeriti u stotinama tisuća hektara poljoprivrednog zemljišta.
Rani primjer ove vrste partnerstva je s PepsiCo Inc., koji ima izravne ugovore s 40,000 poljoprivrednika za sastojke poput kukuruza, zobi i krumpira, te je postavio cilj poboljšanja učinkovitosti korištenja vode u poljoprivredi za 15% do 2025. PepsiCo je pilotirao tehnologiju N-Drip s nekolicinom poljoprivrednika u Indiji, Vijetnamu i SAD -u postignuti su bolji prinosi usjeva s manjim unosom gnojiva i 50% manje potrošene vode u odnosu na navodnjavanje poplavama.
Peter Gleick, emeritus predsjednik i suosnivač Pacifički institut, neprofitni istraživački institut usredotočen na pitanja slatke vode, naglašava da je, kad je riječ o budućnosti navodnjavanja, ključno da ne izgubimo široku sliku. Pretvaranje polja pamuka ili lucerne u navodnjavanje kap po kap korak je u pravom smjeru, ali prijeti veće pitanje: Trebamo li za početak zaista uzgajati te usjeve u sušnim klimatskim uvjetima? "Moramo imati pravi razgovor o tome što ima smisla uzgajati na Zapadu s nedostatkom vode, kao i razgovor o uzgoju onoga što odaberemo za učinkovitiji i pažljiviji rast", kaže on. "Ova bi tehnologija mogla pomoći u drugom pitanju, ali neće pomoći u prvom, više političkom."
Gleick primjećuje da je jedno načelno prigovoriti korištenju dragocjene vode za piće za uzgoj usjeva za stočnu hranu, a drugo reći poljoprivrednicima da trebaju prestati s uzgojem. Vrativši se na CRIT Farms, Moore kaže da je sretan što doprinosi istraživanju koje smatra vitalnim za budućnost poljoprivrede u regiji. Iduće godine planira koristiti sustav N-Drip na dodatnim površinama. Iako rezervacija plemena nije smanjila kvotu vode, Moore zna da će nestašice svima doći jednog dana. "Moramo početi živjeti kao da smo pogođeni tim prekidima da bismo nam kupili malo vremena", kaže on. “Da bismo preživjeli kao narod i kao posao, moramo gledati ovakvu tehnologiju.”
