مزرعة المستقبل

سيري بيركنز Ceri Perkins

عند دخولك من الباب الثقيل المغلق بضغط الهواء إلى المزرعة العمودية الداخلية الأكثر تقدماً في العالم، فإن أول ما تلاحظه هو الضوضاء. الضجيج مرتفع مع هدير الآلات وطنين الدرونات المتواصل لنظام تدوير الهواء في المستودع الذي يضم المزرعة.

ثم تبهرك الأضواء وسرعان ما تشعر بألم في رقبتك من النظر إلى ستائر النباتات الحية المرصوصة على ارتفاع طابقين. وفي مكان قريب يراقب عدد من العمال يرتدون ملابس واقية ويضعون شبكات فوق شعرهم وقبعاتِ أمان صُلبة وسدادات للآذان، عملَ الروبوتات المنهمكة. ثم تستنشق الهواء العابق بالرائحة المنعشة والحلوة لأوراق السلطة الصغيرة الرقيقة.

إنها بعيدة كل البعد عن صورة المزرعة الموصوفة في القصص؛ لا يوجد طين ولا طيور ولا دجاج ينقر في الفناء. لكن مالكي هذه المنشأة، وهم شركة مقرها سان فرانسيسكو تُدعى بلنتي (وفرة) Plenty، يزعمون أن النظام الذي يبتكرونه داخل هذا المستودع في كومبتون بلوس أنجلوس، يمكن أن ينتج ما يصل إلى 350 ضعفاً من المحصول مقارنة بحقل بالمساحة نفسها. إضافةً إلى ذلك، يقولون إن نظامهم يستخدم 10% فقط من المياه ولا يحتوي على أي مبيدات حشرية، ويمكن تكراره في أي مكان تقريباً. 

تزرع المزرعة الجديدة في كومبتون أربعة أنواع من الخضر الورقية: الجرجير الصغير، والخس المقرمش، والكرنب سائب الأوراق، والسبانخ المجعد، ولديها القدرة على إنتاج ما يصل إلى مليوني كيلوغرام (4.5 مليون رطل) من الغذاء سنوياً، في مساحة قطعة City Block واحدة في المدينة. وإذا آتى هذا النهج ثمارَه، فمن الممكن أن يُحدث ثورة في الطريقة التي تحصل بها البشرية على الغذاء. ولهذا كان طاقم تصوير حلقة ”البشر“ Humans من كوكب الأرض 3 موجوداً في الموقع بعد يوم واحد من بَدء تشغيل المزرعة، حتى يتمكن المشاهدون في معظم أنحاء العالم من مشاهدة ما يحصل فيها بأنفسهم.

تلقي الحلقة نظرة صادقة من دون أي تردد على تأثير الإنسان في الكوكب. يوضح فريدي ديفاس Fredi Devas، مدير الإنتاج: ”إن التحدي الأكبر الذي يواجهه العالَم الطبيعي من جراء عالَم البشر، في الوقت الحالي، هو فقدان الموائل Habitat loss. والزراعة هي المسؤولة عن تدمير المساحة الأكبر من الموائل“.

حالياً، يُستخدم نصف الأراضي الصالحة للعيش في العالم للزراعة. يُخصص أكثر من ثلاثة أرباع تلك الأراضي في تربية الحيوانات، ومع ذلك فإن اللحوم ومنتجات الألبان لا تمثل سوى نحو ثلث إمدادات البروتين في العالم وتوفر أقل من خُمس السعرات الحرارية التي يحصل عليها البشر.

مع تزايد عدد سكان العالم، تتضاءل مساحة الأراضي المتوافرة الصالحة للزراعة، ومن ثم فإننا نُمعن في التعدي على موائل الأنواع الحية الأخرى. نحن في حاجة ماسة إلى معرفة كيف يمكن مواكبة الطلب المتزايد على الغذاء. فهل توفر المزارع العمودية مثل تلك الموجودة في كومبتون الحل؟

من البذور إلى المتجر
في مزرعة كومبتون التي تديرها شركة بلنتي، يُعتمد على الأتمتة Automation في كل خطوة من خطوات العملية، بدءاً من البذور وحتى الشحن. منذ اللحظة التي يُفرغ فيها العامل كيساً من البذور في أسطوانة آلة زرع البذور، تتولى الآلاتُ المهمة.

أولاً، يُسقط الزارع البذور في صوانٍ مملوءة بطبقة من قشور جوز الهند وخالية من التربة. تُرشّ الصواني بالماء وتُنقل على حزام ناقل لتبقى مدة يومين في غرفة مظلمة حيث يُحتفظ بها في ظروف رطبة مناسبة لإنبات البذور.

بمجرد ظهور البراعم الصغيرة، تُرسل الصواني إلى غرفة إكثار فسيحة. هنا، تقضي النباتات الصغيرة بضعة أسابيع مصفوقة على رفوف أفقية، يغمرها طيف اختيرت درجاته بعناية من الضوء المنبعث من المصابيح الثنائية الباعثة للضوء Light-Emitting Diode (اختصاراً: المصابيح LED)‏ وتتلقى مزيجاً مناسباً لها من العناصر الغذائية التي تبدأ عملية النمو [ص 53]. في غضون أسبوعين من زرعها، تنمو للنباتات الصغيرة مجموعةٌ قوية من الوريقات وتشق جذورها طريقها إلى الأسفل عبر قشور جوز الهند على نحو مُرتب وأنيق.

على نحو مدهش، تعمل مجموعة من أذرع الروبوتات البيضاء، وكل منها مزودة بصف من الكماشات بلطفٍ على قطف النباتات مع جذورها من صوانيها. وفي انسجام تام، تدور الأذرع وتضع النباتات في فتحات تبعدها بعضها عن بعض مسافات متساوية على طول مسار معدني قليل العرض يبلغ طوله 10 أمتار (32 قدماً). غير أنه سرعان ما يتضح أنه ليس مساراً بل هو برج، عندما تُمسك به ذراع روبوتية صفراء كبيرة، تؤرجحه بزاوية 90 درجة وتعلقه من السقف.

من هنا يتحرك البرج ببطء وتثاقل عبر ممر يؤدي إلى غرفة النمو، حيث سيقضي أسبوعين في ظروف اختيرت بدقة لتأمين الإضاءة والمياه والمغذيات التي تحتاج إليها النباتات، ويتقدم تدريجياً على طول مسارات متحركة في حين تُنزع الأبراج التي تتقدمه واحداً بعد الآخر للحصاد. وعندما يصل إلى مقدمة الصف [ص 54] يكون قد امتلأ بالأوراق الخضراء الجميلة.

في ممر آخر، في غرفة الحصاد، تفك ذراعٌ روبوتية البرجَ وتضعه في وضع أفقي قبل تمريره عبر مجموعة من الشفرات الدوارة. 

تُمرر الأوراق المقطوفة عبر آلة فرز بصرية متقدمة تستخدم الذكاء الاصطناعي وأطوالاً موجية خاصة من الضوء لفحص كل ورقة والتأكد من أنها سليمة. أي نبتة لا تلبي المواصفات تُخرج من الحزام الناقل إلى كومة النفايات بنفخة هواء محددة الهدف. ويُعبأ الباقي على الفور؛ ونظراً إلى أنها لم تتلامس مطلقاً مع التربة أو المبيدات الحشرية أو أيدي الإنسان، تنتفي الحاجة إلى غسلها.

تُنقل المنتجات التي تُحصَد في المزرعة بالشاحنات مسافة تستغرق خمس دقائق إلى متجر والمارت Walmart بوسط مدينة كومبتون، أو إلى متاجر هولفودس Wholefoods في مختلف أنحاء لوس أنجلوس. تستغرق رحلة خضراوات بلنتي من البذور إلى رفوف المتاجر ما يزيد قليلاً على أربعة أسابيع، أي أقل من نصف الوقت الذي تستغرقه عادةً المنتجات المزروعة نفسها في الهواء الطلق. ونظراً إلى التحكم الدقيق في ظروف إنباتها وقطفها فإنه يمكن زراعتها على مدار العام وبجودة موسم قطافها الطبيعي.

أضواء ساطعة
الزراعة العمودية ليست جديدة. فقد طور البروفيسور من جامعة كولومبيا Columbia University ديكسون ديبومير Dickson Despommier وطلبته في فصل الإيكولوجيا الطبية فكرة تحقيق الاستفادة القصوى من إمكانات نمو النباتات في مساحة معينة من الأرض عن طريق رصها داخل منشآت معينة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. منذ ذلك الحين، حاولت مئات الشركات الناشئة والمستثمرين تحويل الفكرة إلى طريقة قابلة للتطبيق وقابلة للتوسيع لإنتاج الغذاء، لكن جهودها لم تنجح.

يقول نيْت ستوري Nate Storey، المؤسس المشارك وكبير العلماء في شركة بلنتي: ”بدايةً، اخطؤوا في التصميم الهندسي. الإضاءة الاصطناعية التي تحتاج إليها النباتات لتنمو في الداخل من دون ضوء الشمس تولِّد الحرارة. كثيراً من الحرارة. وكلما ازدادت الأضواء سطوعاً، ازدادت الحرارة التي تولدها. لقد واجه المزارعون صعوبة في حماية نباتاتهم المرصوصة من الحرارة المتصاعدة من الأسفل وكانت تكاليف التبريد في ظروف الزراعة العمودية باهظة“.

وُلدت فكرة ستوري قبل أكثر من 20 عاماً، عندما كان يُجري تجارب على الأنظمة العضوية في جامعة وايومنغ University of Wyoming. واختبر في إحدى تجاربه جودة نمو النباتات في أبراج. عن ذلك يقول: ”على مستوى النبتة، كان الأداء سيئاً. ولكن على أساس الإنتاج بالقدم المربعة، كان الأداء مرتفعاً جداً. وفكرتُ: الأمر يستحق الاهتمام“.

”إن جمال التصميم العمودي يكمن حقاً في أن الهواء يمكن أن يدور بحرية“

إن جمال التصميم العمودي حقاً يكمن في أن الهواء يمكن أن يدور بحرية، مما يسمح للحمل الحراري Convection الطبيعي بحمل الحرارة إلى الأعلى وبعيداً عن النباتات، بدلاً من حبسها بين الرفوف الأفقية. عنى هذا التحول أن بلنتي يمكنها استخدام مصابيح LED قوية تحاكي الشمس. يقول ستوري: ”نحن قادرون على استخدام ثلاثة أضعاف أو أربعة أو خمسة من الطاقة في المساحة مقارنة بأي نظام آخر، وهذا يعني أننا نحصل على ثلاثة أو أربعة أو خمسة أضعاف الطاقة التي نخرجها مقابل كل دولار من الأجهزة في المنشأة“. هذه ”الطاقة الخارجة“ Energy out هي الطاقة التي تستخدمها النباتات في النمو. وتوازي خمسة أضعاف الطاقة المُدخلة، خمسة أضعاف العائد.

توجت منشأة كومبتون أكثر من تسع سنوات من البحث لتحسين كل جانب ممكن من العملية والمنتج، بدءاً من النكهة وحتى القرمشة. افتُتحت المُنشأة في 18 مايو 2023 وكان طاقم كوكب الأرض 3 حاضراً لتصويرها. لكن إقناع الشركة بالسماح للطاقم بتسيير درونات حول معدات جديدة تصل قيمتها إلى ملايين الدولارات ليس بالأمر السهل. استغرقت المفاوضات ستة أسابيع، واحتاج الأمر إلى عرض مقترح المخرج فريدي ديفاس Fredi Devas أمام مجلس إدارة بلنتي مرتين على الأقل. ما جعلهم يوافقون هو مقطع فيديو أرسله ديفاس للرجل الذي يقترحه لأداء العمل وهو قائد الدرونات المشهور عالمياً زاك ليفي رودجرز Zach Levi-Rodgers، وهو يُطيّر درونات بسرعة فائقة حول معدات صالة للألعاب الرياضية. يقول ديفاس: ”أعتقد أنهم فهموا من ذلك أنه: حسناً، إذا كان في إمكانه فعل ذلك… وشعروا بالارتياح“.

على غير ما يحدث لدى تصوير أفلام عن الحياة البرية، كان من السهل تصوير المشاهد بسلاسة ورشاقة بفضل الأرضيات المستوية. ولكن طاقم العمل واجه تحديات جديدة تعيَّن عليه تجاوزُها، بما في ذلك معرفة إعدادات الكاميرا التي من شأنها أن تمنع جميع ترددات الضوء في المزرعة من أن تحدث وميضاً في الصور.

للوفاء بالمعايير الصارمة لسلامة الأغذية في المزرعة، أمضى أربعة من أفراد الطاقم يوماً كاملاً قبل التصوير في تعقيم كل قطعة من المعدات: العربات، والمثبتات، والمزلقات، والرافعات، وتسع كاميرات، وكل غطاء عدسة وكل برغي. وفي يوم التصوير، ارتدوا بزاتٍ واقيةً مثل عمال المزرعة ووضعوا قفازات وأغطية الأحذية والنظارات الواقية، وأخيراً دخلوا عبر الباب المغلق بالهواء المضغوط. يقول ديفاس: ”لقد شعرتُ حقاً وكأن ما أراه ينتمي إلى المستقبل. كان من الغريب جداً رؤية أبراج الإنتاج هذه تتحرك، من دون أن يكون أحدٌ حولها“.

بالطبع، لم يتمكنوا من المغادرة من دون تذوق المنتجات. يقول ديفاس: ”أزرع طعامي بنفسي، بأسلوب عضوي تماماً، في قطع أرض تابعة لي. وهذا الطعام الذي تنتجه بلنتي مذاقه استثنائي تماما“.

استراتيجيات النمو
يضم فريق عمل بلنتي ما يقرب من 80 عالِم نبات تتمثل مهمتهم في تحديد ظروف النمو المثالية لكل نبتة وإرسال هذه المعلومات إلى أكثر من 100 مهندس أجهزة وبرمجيات في الشركة.

يقول ستوري: ”النباتات هي في الواقع مجرد برمجيات حاسوبية صغيرة. الحمض النووي DNA للنبتة يخبرها بما عليها أن تفعل… ماذا تبني، وكيف تتفاعل مع البيئة المحيطة بها“. ومن خلال تكوين فهم عميق لفسيولوجيا كل نبتة، تعلم علماء بلنتي كيف يضغطون على أزرار الحمض النووي DNA للنبتة – من دون تعديله – لبرمجة صفات مثل النمو والنكهة والملمس والتغذية. مثلاً إغراق النبات بالضوء عند الطرف الأكثر زرقة من الطيف المرئي [ص 56]، عند النقطة الصحيحة في دورة نموه، يمنح أوراقه قرمشة مُرضية عندما يأتي وقت الحصاد.

استثمرت شركة بلنتي بكثافة في أنظمة الإضاءة LED التي صُممت خصيصاً لتناسب احتياجاتها وسجلتها كملكية فكرية، لتقدم ما يسميه ستوري ”أفضل ما في ضوء الشمس“. تزدهر النباتات عند تعرُّضها لأشعة الشمس، لكنها لا تستخدم الطيف الكامل لتنمو وتحصل على النكهة. باستخدام طيف مستهدف من الضوء، توفر بلينتي كل طول موجي تحتاج إليه النباتات، مع تقليل طلب الأضواء للطاقة وكذلك جزء من الحرارة التي تولدها.

تستهلك الزراعة التقليدية 70% من المياه العذبة على كوكب الأرض كل عام. في مزرعة كومبتون، تُوفر إمدادات المياه على أساس احتياجات كل نبتة على حدة، ثم يُكثف البخار الذي يتبخر من أوراقها ويُعاد إلى نظام الري. ويعني هذا النهج أن المزرعة تستخدم أقل من عُشر كمية المياه التي تُستخدم في الزراعة الحقلية. إنها نعمة كبيرة في موطن كومبتون في ولاية كاليفورنيا التي تعاني الجفاف، وحيث يجف المصدر الرئيس للمياه (نهر كولورادو) بسرعة. وفي الوقت نفسه تعني البيئة المغلقة أنه يمكن زراعة محصول بلنتي من دون أي مبيدات حشرية. وهذا يعني أن النبات لا يحتاج إلى غسله في المزرعة أو في المنزل، وانتقاء تصريف الأسمدة والمواد الكيميائية في محيط المزرعة.

خطوة في الاتجاه الصحيح
إن الكهرباء اللازمة لتشغيل وتبريد مزرعة مثل مزرعة كومبتون تعني أنها ليست حلاً سحرياً لأزمة المناخ في الوقت الحالي. لكن، يقول ستوري إن الشبكة تتجه نحو استخدام الطاقة الخضراء بمعدل أسرع من المتوقع. وفي الوقت نفسه، فإن التكلفة البيئية للزراعة التقليدية آخذة في الارتفاع.

تُحدث التقلبات المناخية اضطرابات كبيرة في إمدادات الغذاء. وفي الولايات المتحدة، دمرت الأحداث المناخية القاسية مثل الفيضانات والعواصف والجفاف وحرائق الغابات أكثر من 21 بليون دولار من المحاصيل في العام 2022، لتجعله ثالث أكثر الأعوام تكلفة على الإطلاق.

لكن المزارع الداخلية في مأمن من الأحوال الجوية القاسية، مما يعني أنها يمكن أن تضطلع بدور مباشر في القدرة على التكيف مع المناخ وضمان الأمن الغذائي. ولكن لا يمكن للعالم أن يعيش على الخس وحده. وما زالت زراعة المواد الغذائية الأساسية مثل القمح والمحاصيل البروتينية مثل فول الصويا بعيدة كل البُعد عن أن تكون مجدية اقتصادياً في الأماكن المغلقة.

ومع ذلك، مع توسيع شركات مثل بلنتي نطاقَ محاصيلها، يمكن إعادة الأراضي التي كانت ذات يوم أرضاً زراعية إلى الطبيعة، مما يمنحها فرصة للازدهار من جديد. يقول ستوري: ”أرى أن ما نفعله يوفر بديلاً… لحرث مساحات إضافية من التربة، وقطع مزيد من الأشجار…. إذا تمكنا من تخفيف الضغط عن الأراضي الزراعية الهامشية وإعادتها إلى حالتها البرية، فستكون تلك مساهمتنا المثلى في حماية التنوع البيولوجي“.

من جانبه يعبر ديفاس النباتي الملتزم عن تفاؤلٍ حذر حيال الزراعة العمودية. شهد ديفاس من كثب إزالةَ غابات الأمازون المطيرة لإفساح المجال لرعي الماشية، ويرى أن الزراعات العمودية قادرة على كسر الرابط بين الحاجة المتزايدة إلى الأراضي الزراعية وفقدان الأنواع. في الفيلم الذي يتحدث عن العمل الجاري خلف الكواليس لدى تصوير حلقة ”البشر“ من كوكب الأرض 3، التقطت الكاميرا انطباعه عن مزرعة بلنتي كومبتون وهو يقول: ”تشعرني كأنها بداية جيدة حقاً“.