У гонитві за оптимізацією вирощування в приміщенні значна частина інновацій галузі була зосереджена на покращенні штучного освітлення за допомогою ефективніших світлодіодів, розумніших датчиків та точнішого налаштування спектру. А що, якби справжнім проривом було не яскравіше світло, а взагалі його відсутність?
Це радикальна пропозиція, яка лежить в основі “Плід знань” (Fruit of Knowledge), дослідницького проєкту Вагенінгенського та Утрехтського університетів, метою якого є вирощування помідорів без фотосинтезу.
Замість того, щоб використовувати рослини для перетворення сонячного світла на цукри, кандидат наук Лукас ван дер Зеє вирощує помідори безпосередньо з квітів, підживлюючи їх зовнішніми цукрами в контрольованому середовищі. Результат? Виробництво фруктів без коренів, ґрунту чи вегетативної фази, і без перетворення електроенергії на світло лише для імітації сонця.
Поза логікою проектування рослини
Фотосинтез довгий час розглядався як відправна точка для всіх сільськогосподарських систем, включаючи ті, що використовуються в приміщенні. Але дослідження ван дер Зее ставить під сумнів, чи має ця залежність сенс, особливо в контрольованих середовищах, де освітлення може становити понад половину загального споживання енергії.
“Ми в основному покладаємося на фотосинтез для всього первинного виробництва біомаси на Землі”, — каже він, – “А якщо ми більше не можемо покладатися на нього, тому що зміна клімату робить неможливим ведення сільського господарства через посуху, повені та шторми?”
“З енергетичної точки зору вирощування сільськогосподарських культур зі штучним освітленням часто не має сенсу”, — додає ван дер Зеє, – “Ви перетворюєте сонячне світло на електрику, яку потім потрібно перетворити назад на світло, яке рослина потім використовує для виробництва цукру. На цьому шляху так багато втрат”.
Ця енергоефективність стає особливо вираженою у плодових культурах, таких як помідори, які вимагають тривалих циклів росту, структурної підтримки та значних витрат. Підхід Ван дер Зеє спрямований на те, щоб виключити весь процес фотосинтезу та доставляти цукри безпосередньо до тієї частини рослини, яку ми фактично використовуємо.
“Якщо ми зможемо безпосередньо підживлювати цукри плодами, що ростуть, це може відкрити можливості вертикального землеробства для цілого ряду культур”, – пояснює він, – “Звичайно, це працює лише за умови сталого отримання цих цукрів”.
Переосмислення рослини
Проєкт не просто спрямований на оптимізацію енергії, він прагне переосмислити, для чого потрібна рослина. У лабораторії під будівлею Radix у Вагенінгені ван дер Зеє та його колега Нільс Петерс знайшли способи викликати цвітіння з клітин меристеми (стовбурових клітин рослини) без попереднього вирощування повної вегетативної структури.
“Ми повністю оминаємо формування коренів та вегетативну фазу”, – каже ван дер Зеє, – “Меристема генерує квітку або пучок квітів замість рослини. Звідти ми безпосередньо годуємо її поживними речовинами та цукрами”.
Після запилення або хімічної стимуляції ці квіти починають набухати, перетворюючись на плоди. Поміщені в цукрово-поживне середовище в стерильних умовах, плоди ростуть самостійно, без фотосинтезу, без світла. Процес імітує те, як насіння у плоді стимулює розвиток зсередини, забезпечуючи відносно автономний ріст.
“Плід поводиться абсолютно самостійно, як тільки починається розвиток. Це як обманювати природу, змушуючи її пропускати свої звичні кроки”.
Рівняння енергії
Ван дер Зеє зараз використовує стандартний столовий цукор, отриманий з цукрових буряків, але майбутні ітерації можуть спиратися на циркулярні або електролізовані джерела. Він вказує на дослідження лабораторії Jinkerson, яке доводить, що електрохімічне перетворення CO₂ на ацетат, джерело вуглецю, яке можуть використовувати деякі рослини, вже є більш енергоефективним, ніж фотосинтез.
“Якщо ви виробляєте цукри безпосередньо з електроенергії, система стає в кілька разів ефективнішою, ніж фотосинтез на основі світлодіодів”, — каже ван дер Зеє, – “І ви уникаєте необхідності проектувати цілі рослинні системи лише для того, щоб зібрати потрібну вам частину”.
У контрольованих середовищах, де освітлення становить до 60% витрат на енергію, цей зсув може бути трансформаційним. Модель без світла не тільки зменшує потребу в енергії, але й спрощує інфраструктуру, особливо в кліматі, де витрати на енергію або охолодження є непомірними.
“Окрім цукру, вашими основними ресурсами є поживні речовини та деякі основні механічні системи, такі як насоси, вентилятори та, можливо, низькопотенційне опалення. Нічого близького до того, що вимагає повноцінний ріст рослин”, – каже науковець.
Система все ще в процесі розробки
Проєкт все ще перебуває на ранній стадії. Фрукти, вирощені досі, невеликі, приблизно розміром з чорницю, але на смак вони нагадують помідори. Ван дер Зеє досліджує способи збільшення розміру плодів, включаючи збір врожаю з шматочком головного стебла, щоб покращити засвоєння поживних речовин.
“Ми вже показали, що якщо залишити частину стебла, плоди можуть вирости такими ж великими або навіть більшими, ніж на рослині. Без нього вони залишаються маленькими. Ми все ще перевіряємо, чому”, – пояснює вчений.
Навіть без відповідей на це питання, наслідки очевидні: якщо фрукти можна вирощувати без світла, ґрунту або повноцінної рослини, енергетичний профіль вертикального землеробства може повністю змінитися. А оскільки кліматичні зміни загрожують сільському господарству на відкритому повітрі, потреба в надстійких, ресурсоекономних системах ще ніколи не була більшою.
Поза теплицею
Команда Fruit of Knowledge позиціонує свою роботу не як заміну традиційному сільському господарству, а як доповнення, особливо в умовах, коли вирощування фруктів є складним, сезонним або дорогим.
“Як і вертикальне землеробство, ця система не залежить від клімату та може працювати цілий рік. Вона може мати найбільший сенс для культур, які сьогодні важко вирощувати на закритих фермах, або для фруктів, які є крихкими та мають короткий термін зберігання”, – зазначає дослідник.
І хоча ідея вирощування помідорів у банці з цукровою водою може здатися футуристичною, ван дер Зеє швидко обґрунтовує її практичністю. У певному сенсі цей стрибок менше стосується наукової фантастики, а більше — визнання того, де наші нинішні системи недосконалі.
“Ми не намагаємося відтворити природу”, — каже він, – “Ми запитуємо: який мінімум нам потрібен для вирощування високоякісної їжі? Що станеться, якщо ми натомість розробимо дизайн з урахуванням цього?”
2026-06-17
