В ноябре 2011 года на полках магазина в кампусе Государственного тайваньского университета (ГТУ) в Тайбэе появились свежие листовые овощи с пояснением, что они не содержат пестицидов и даже могут употребляться в пищу без промывки. При этом на листьях отсутствовали маленькие дырочки, типичные для овощей, выращенных органическим способом, – следы «работы» насекомых. Все эти овощи были настолько безупречны по своему виду, что казалось: они произведены не на традиционной ферме, а на какой-то неведомой фабрике.
В этом, собственно, и состояла тайна появления этих овощей: они, действительно, были произведены на фабрике, принадлежащей Колледжу биоресурсов и агрикультуры ГТУ. В настоящее время эта фабрика помимо круглогодичного выращивания таких овощей, как листовой салат, производит такие высокодоходные культуры, как клубника и целебные растения, используемые в традиционной китайской медицине.
Фан Вэй, профессор Факультета био-индустриальной мехатроники ГТУ, поясняет, что «фабрика растений» представляет собой замкнутую среду, в которой все элементы, необходимые для роста возделываемых культур, контролируются, что исключает любые пагубные влияния на этот процесс вроде неблагоприятных погодных условий. «Традиционное сельское хозяйство находится во власти сил природы, “фабрика растений” же опирается на науку, – говорит он. – То есть, мы производим растения с заданными качественными и количественными характеристиками, себестоимостью, периодом вегетации и продажной ценой подобно тому, как промышленная фабрика изготовляет свою продукцию».
Чистота среды
Факторы, контролируемые в таких «фабриках растений», включают освещение (солнечный свет заменяют здесь флуоресцентные либо использующие светоизлучающие диоды лампы), температуру, влажность, снабжение водой и питательными веществами и даже уровень двуокиси углерода. Почва также заменена водой либо непочвенными материалами – такими, как подвергнутый дезинфекции торф или иные виды питательной среды, что позволяет минимизировать количество бактерий в растениях. И, как и те, кто занят на химических или полупроводниковых производствах, работники «фабрики растений» носят перчатки, хирургические маски и защитные костюмы, что также отличает их от большинства фермеров-овощеводов, одетых, как это принято у тружеников полей. Благодаря всему этому создаётся среда, в которой овощи могут расти в два-четыре раза быстрее, чем при обычном их культивировании в поле. «Ресурсы, обеспечивающие рост растения, используются наиболее эффективным образом, и, поскольку присутствие насекомых и бактерий, практически, исключено, не возникает нужды в пестицидах», – говорит проф. Фан.
Концепция выращивания растений в замкнутой среде была предложена около 50 лет тому назад, и с тех пор в мире были созданы различные типы таких «фабрик». В полузамкнутых «фабриках» растения полностью либо частично освещаются солнечным светом, а в целиком замкнутых «фабриках» используется лишь искусственное освещение. Нидерланды и Япония занимают лидирующие позиции в развитии соответственно этих двух типов «фабрик». В последние годы приоритет отдаётся полностью замкнутым «фабрикам», поскольку они позволяют производить сельскохозяйственную продукцию в районах с экстремальными климатическими условиями или подверженных значительным изменениям температуры.
В такой «фабрике» с искусственным освещением растения выращиваются в лотках, размещённых на многоярусных стеллажах, с подводом питательных растворов прямо к корням растений. Это делает возможным массовое производство на небольшом пространстве, хотя диктует некоторые ограничения на виды растений, которые можно выращивать таким образом. К примеру, многоярусные стеллажи не подходят для выращивания высоких растений. Благодаря высокой эффективности такого «вертикального» растениеводства и «иммунитета» «фабрики» к непредсказуемым погодным условиям урожайность на «фабрике растений» замкнутого типа может быть в 30–40 раз выше, чем на обычном поле под открытым небом.
Кроме того, на «фабриках растений» эффективно практикуется возвращение в оборот и повторное использование воды, что делает сельское хозяйство возможным в регионах со скудными водными ресурсами либо по иным причинам считающихся неподходящими для сельскохозяйственного производства. Япония, например, экспортирует «фабрики растений», созданные на базе морских контейнеров, в Саудовскую Аравию. На этих «фабриках растений» количество воды, используемой для ирригации, составляет всего лишь 2% от требующегося при обычном земледелии.
Ещё одним преимуществом полностью замкнутой «фабрики растений» является её масштабируемость: она может быть увеличена до масштабов массового коммерческого производства, а может быть уменьшена до масштабов бытового устройства. Например, такая «фабрика» величиной с бытовой холодильник, экспонировавшаяся на Тайбэйской международной цветочной выставке («Флора Экспо 2010–2011»), вызвала большой интерес у посетителей. Тайваньская строительная компания «Тайпинъян» (Pacific Construction Co.) в настоящее время преподносит такую «домашнюю фабрику» в качестве подарка покупателям построенных ею квартир. «Это ведёт к тому, что мы сможем иметь экологически чистые овощи, выращенные на городских “фабриках” или даже в своей квартире, – говорит проф. Фан. – Это сводит к минимуму углеродный след, оставляемый транспортировкой овощей».
Коммерческие «фабрики растений» выращивают в основном культуры с известными свойствами, но не ограничиваются этим: в их замкнутой среде можно проводить эксперименты по созданию генетически модифицированных культур без вмешательства в природную среду. В лабораториях Японии, например, уже прошли испытания генетически модифицированные культуры, способные понижать кровяное давление и снимать симптомы сенной лихорадки.
Хотя первая на Тайване «фабрика растений» – в ГТУ – появилась только в конце 2010 года, соответствующие научные исследования начались на острове ещё в 1993 году, и некоторые их результаты были переданы фермерам. Методы гидропоники, в частности, были внедрены у себя несколькими хозяйствами по выращиванию фруктов и овощей, а местные цветоводы оснастили свои парники системами контроля температуры, позволяющими регулировать время цветения орхидей. Но по-настоящему «фабрики растений» начали интересовать местных предпринимателей лишь приблизительно три года тому назад.
Выращивание овощей на многоярусных стеллажах, с искусственным освещением и подводом питательных растворов прямо к корням растений позволяет «фабрикам растений» достигать высоких показателей урожайности.
Одна из причин нынешнего внимания к «фабрикам растений» состоит в участившемся дефиците овощей на тайваньском рынке, вызываемом всё более мощными стихийными бедствиями, которые порождаются глобальным изменением климата. Так, почти ежегодно тайваньское сельское хозяйство несёт многомиллиардные убытки от тайфунов и иных погодных аномалий, и после таких природных катаклизмов цены на овощи обычно взлетают до небес.
Другая причина интереса к производимым на таких «фабриках» овощам и фруктам – их соответствие высоким стандартам безопасности пищевых продуктов. В связи с озабоченностью людей негативным воздействием на их здоровье пестицидов и содержащихся во многих продуктах вредных химических веществ растёт популярность продукции, выращенной органическими методами. Но «органические» овощи тоже не свободны от рисков. Как поясняет проф. Фан, азотные удобрения, часто используемые в органическом земледелии, могут порождать высокие уровни содержания в растениях нитратов – потенциальных канцерогенов – при недостатке солнечного света в процессе вегетации. Нитраты присутствуют во всех овощах, но их содержание в продукции «фабрик растений» не превышает безопасного уровня.
Ключевой фактор, ускоривший развитие «фабрик растений», – совершенствование используемых ими технологий. Это можно видеть на примере освещения. Вначале применялись натриевые лампы высокого давления, но они сильно нагревали воздух, кондиционирование которого требовало немалых затрат. Переход же на энергосберегающие лампы нового поколения – флуоресцентные трубки Т5 и светодиоды, ставшие широко доступными в последние годы, – плюс развитие гелиоэнергетики позволили существенно снизить эти затраты. «Такие технологические усовершенствования превращают “фабрики растений” из технически осуществимых в экономически жизнеспособные предприятия, – говорит проф. Фан. – И наличие у Тайваня прочного фундамента в областях информационных технологий, фотовольтаики, разработки и производства светодиодов даёт нам возможность играть ведущую роль в развитии данной индустрии».
Инвесторы и потребители
Развитие «фабрик растений» не свободно, однако, от проблем. Как отмечает Ши Чжао-чжан, научный сотрудник Тайваньского института сельскохозяйственных исследований, одна из проблем заключается в том, что сооружение и эксплуатация полностью замкнутой «фабрики растений» требует значительных капиталовложений. Хотя производственные издержки «фабрики растений» заметно снизились за последние годы, для её работы всё ещё требуются довольно крупные инвестиции, поэтому данный бизнес больше соответствует возможностям крупных предприятий, чем фермеров-индивидуалов.
Несколько крупных компаний несельскохозяйственного сектора уже создали собственные «фабрики растений». Например, Everlight Electronics Co., Ltd. («Игуан»), изготовитель светоизлучающих диодов, запустила такую фабрику в районе Тучэн Нового Тайбэя с целью, прежде всего, исследования вопросов применения светодиодов для выращивания растений. Некоторые другие компании из индустрии хай-тека – такие, к примеру, как Inventec Corp. и Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. («Хун хай»), известная также как Foxconn, – тоже создали такие фабрики или проявили интерес к их созданию. В июне 2011 года при участии финансируемого правительством Исследовательского института индустриальной технологии (ITRI) в качестве координатора более чем 20 местных компаний и научно-исследовательских организаций создали Тайваньскую ассоциацию развития индустрии фабрик растений. Задуманная как платформа для сотрудничества всех игроков данной отрасли, эта ассоциация ставит своими целями помощь тайваньским предприятиям в освоении новой индустрии и создание благоприятных возможностей для их деятельности.
Конечно, большинство предприятий, занимающихся в настоящее время этим бизнесом, более компетентны в вопросах изготовления и применения высокотехнологичных устройств, чем в делах сельского хозяйства, и больше заинтересованы в освоении новых рынков сбыта своих изделий, чем в сбыте овощей. Но средства, которые они вкладывают в данную отрасль, помогают ускоренному развитию «фабрик растений». «Для успешной эксплуатации “фабрики растений” вам, в общем-то, и не нужно быть экспертом в области агрикультуры, – говорит проф. Фан. – Она подобна автоматической производственной линии: вы лишь вводите данные, закладываете сырьё и затем получаете готовую продукцию на выходе с линии».
Тем временем, меняется само восприятие людьми продукции «фабрик растений». Согласно результатам опроса, проведённого в Японии в 2009 году, лишь 3% потребителей были готовы платить более высокую цену за продукцию «фабрик растений», а 59% заявляли, что купили бы такую продукцию, только если бы она стоила дешевле, чем овощи с традиционных ферм. По результатам же другого опроса, проведённого там несколькими месяцами позднее, 90% потребителей были готовы купить продукцию «фабрик растений», если она не будет дороже овощей с традиционных ферм более чем на 20%. Опрос, проведённый на Тайване учёными из ГТУ, показывает, что местных потребителей больше заботит экологическая чистота овощей, чем цены на них.
Как отмечает проф. Фан, цена – не единственный фактор, влияющий на готовность людей покупать продукцию, и есть немало потребителей, готовых платить более высокую цену за высококачественные овощи. Например, в некоторых супермаркетах на Тайване, легко распродаются импортные овощи, цены на которые могут вчетверо превышать цены на продукцию «фабрики растений» ГТУ. Проблема – лишь в изменении устоявшихся представлений людей. «С научной точки зрения, продукция “фабрики растений” во всех отношениях лучше овощей с традиционных ферм, – говорит проф. Фан. – Но многие люди склонны с подозрением относиться к овощам, если они не выращены в твёрдом грунте под лучами солнца».
Принимая в расчёт высокие производственные издержки, «фабрики растений» выращивают в настоящее время только культуры с высокой рыночной стоимостью. Они экологически чисты и безопасны для здоровья, но их ограниченный ассортимент не может удовлетворить разнообразные потребности людей в овощах. «Следует понимать, что “фабрики растений” вовсе не призваны заменить собою традиционное земледелие, – говорит проф. Фан. – Они просто предлагают альтернативный способ преодоления некоторых трудностей, с которыми сталкивается традиционное сельское хозяйство».