Zach Yohannes, seorang sarjana yang antusias di Universitas Stanford, sedang menyempurnakan ide yang menurutnya suatu hari nanti bisa memberi makan semua umat manusia dengan yang segar, makanan lokal sambil menggunakan lebih sedikit lahan dan lebih sedikit pestisida. Yohannes dibesarkan di 1, Peternakan seluas 500 hektar di Central Valley California di mana dia belajar mengairi 20 hektar kebun pohon kenari secara bersamaan, tapi dia bermimpi bahwa generasi berikutnya akan mengukur lahan pertanian dalam meter kubik, bukan luas. Musim panas terakhir, pengusaha optimis ini ingin membuktikan bahwa pertanian hidroponik dalam ruangan skala besar tidak hanya mungkin, tetapi juga layak secara ekonomi.
Dalam sistem hidroponik, larutan air padat nutrisi bersirkulasi melalui akar tanaman dan menggantikan kebutuhan akan tanah dan pupuk tradisional. Teknik sci-fi-esque ini memungkinkan petani dan tukang kebun menanam makanan di dapur dan ruang bawah tanah, pada kusen jendela dan atap. “Teknologinya ada sumber daya yang ada, uangnya ada – semacam – yang kita butuhkan adalah untuk menyelesaikannya, "Ucap Yohannes. Yohannes menyediakan semua cahaya, air, udara dan nutrisi yang dibutuhkan untuk tumbuh lebih dari 2, 000 tanaman secara hidroponik. Dia menanam tomat, kedelai, selada dan rempah-rempah di rak 8'x8'x30" di gudang yang dipasang di pertanian keluarganya. Tumbuh konvensional membutuhkan jarak tanam yang lebih luas dan sementara 500 kaki persegi tanah biasanya hanya dapat menghasilkan 500 kepala selada, Yohannes menanam 850 kepala selada dalam jumlah ruang yang sama.
Setelah tren ceruk didominasi terutama oleh penanam pot dalam ruangan, hidroponik akhirnya bisa menembus arus utama. Para pendukungnya berjanji bahwa itu akan mengubah masa depan pertanian Amerika. Namun terlebih dahulu teknologi hidroponik harus mengatasi keterbatasannya sendiri, yang telah menahan kemajuan selama lebih dari 70 tahun.
Mimpi Utopis yang Ditangguhkan
Saat itu tahun 1940. Reich Ketiga menduduki Paris. Hitler, Mussolini dan Hirohito baru saja menandatangani surat untuk membentuk Aliansi Poros. Sementara itu, William Frederick Gericke, seorang profesor di University of California Berkeley, diam-diam menerbitkan buku tentang teknologi inovatif yang menurutnya akan mengakhiri perang. Penemuannya, yang dia beri nama hidroponik, akan memungkinkan negara untuk memproduksi lebih banyak makanan dengan sumber daya yang lebih sedikit. “Negara-negara seperti Italia dan Jepang, ” tulis Gericke, “Yang dikhawatirkan dengan padatnya penduduk dan lahan pertanian yang tidak memadai, dapat dengan mudah melipatgandakan produksi bahan makanan mereka, menyapu bersih kebutuhan akan perluasan wilayah.
Para ilmuwan telah bereksperimen dengan larutan nutrisi di laboratorium sejak tahun 1860-an ketika ahli kimia pertanian Jerman W. Knop mulai mengisolasi senyawa kimia dalam tanah untuk mempelajari pupuk, tetapi, Gericke menulis, “Para ilmuwan gagal menyadari nilai sebenarnya dari prinsip yang mereka terapkan sendiri dalam eksperimen laboratorium.” Alih-alih menggunakan nutrisi untuk meningkatkan kualitas tanah, Gericke ingin para petani di seluruh Amerika mengganti ladang gandum dan kentang mereka dengan sistem hidroponik kompleks yang ia kembangkan dari eksperimen bertahun-tahun dengan kombinasi nutrisi dan kondisi pertumbuhan yang berbeda. Sistem prototipenya untuk tomat, bunga dan salad hijau menghasilkan hasil yang melampaui praktik standar untuk penanaman di lapangan konvensional pada saat itu.
Gericke bermimpi bahwa hidroponik secara mendasar akan mengubah cara makanan ditanam di seluruh dunia. Tidak.
Militer Amerika menggunakan teknologi Gericke untuk memberi makan pasukan yang ditempatkan di pulau-pulau kecil di Samudra Pasifik. Jenderal Douglas MacArthur membawanya ke Jepang setelah perang dan mereka menggunakannya untuk menanam 3,18 juta pon buah dan sayuran segar. Edisi 1953 Guru Biologi Amerika menginstruksikan guru sekolah untuk menyebarkan ide-ide Gericke di kelas, mengklaim, "murid yang menanam tomat pertama atau lobak terbesar akan menjadi pahlawan sekolah seperti quarterback yang melempar umpan kemenangan!"
Gericke bermimpi bahwa hidroponik secara mendasar akan mengubah cara makanan ditanam di seluruh dunia. Tidak.
Mengapa? Seorang penanam pertama kali harus melakukan investasi yang besar; pembelian pompa, pipa, baskom, lampu, filter udara, penggemar dan nutrisi di samping semua bahan yang dibutuhkan tukang kebun konvensional. Lalu ada biaya listrik yang dibutuhkan untuk menjalankan sistem. “Biaya operasi bisa agak tinggi karena Anda harus menyediakan semua faktor yang biasanya Anda dapatkan secara gratis di luar ruangan, Yohannes mengakui, menjelaskan keterbatasan keuangan hidroponik.
Hidroponik juga membutuhkan pengetahuan kimia yang rumit, botani, pipa dan pertanian. Saat Gericke mencoba meyakinkan petani untuk mengadopsi metode hidroponiknya yang rumit, kemajuan bioteknologi dalam benih hibrida terbukti menjadi cara yang lebih sederhana dan lebih murah bagi petani tradisional untuk meningkatkan hasil panen mereka. Kebijakan pemerintah secara terang-terangan mendukung metode pertanian komoditas skala besar. Undang-undang Pangan dan Pertanian tahun 1965 secara tegas menetapkan dukungan keuangan untuk praktik pertanian tradisional dan petani terus menanam di tanah; semua tapi melupakan masa depan cerah yang dijanjikan sistem hidroponik Gericke.
Mimpi Hijau
Namun ada satu kelompok petani yang menganggap penemuan Gericke tidak hanya berguna, tapi menguntungkan. Setelah pemerintahan Nixon membuatnya terlalu berisiko untuk menanam ganja di luar ruangan, petani pot mencari perlindungan di dalam. Dan sekali di sana, Sistem hidroponik Gericke ada untuk membantu mereka berkembang.
moce, penggemar hidroponik yang sungguh-sungguh, bekerja di toko berkembang di luar Boston. Ia diminta untuk disebut dengan nama panggilannya dalam artikel ini karena “sisi gelap industri” masih merasuki segmen budaya komunitas hidroponik.
Karena investasi awal yang tinggi, “Menumbuhkan sayuran senilai seribu dolar tidak mungkin dilakukan dalam jangka pendek. Konsepnya bagus dan akan terbayar dengan sendirinya seiring waktu, tapi itu adalah pengembalian yang menetes, ” kata Moce. Kalau tidak, tanaman ganja yang relatif kecil dapat memerintahkan harga yang akan membayar kembali investasi petani dengan sangat cepat.
Sementara sebagian besar dana penelitian di universitas digunakan untuk metode pertanian konvensional, investasi di industri hidroponik ritel – didorong, tidak sedikit, oleh petani ganja – dibiarkan untuk mendorong pengembangan teknologi melalui tahun 1970-an.
'Saya tidak peduli siapa yang mengolah apa. Tanaman adalah tanaman. Tapi itu membuat frustrasi, kamu tahu? saya memberitahu mereka, Hai kawan, itu hanya satu tanaman dari ribuan yang bisa Anda tanam.’
Sekarang tukang kebun sayur mengadopsi hidroponik untuk industri yang lebih "sah", toko hidroponik baru seperti Moce mencoba melepaskan asosiasi dengan pasar gelap. Tanda yang berbunyi, “Setiap pembicaraan tentang zat ilegal dan Anda akan diminta untuk segera pergi, ” melapisi dinding tokonya, tetapi banyak calon pelanggan masih bertanya tentang menanam ganja. “Saya tidak peduli siapa yang menanam apa, ” kata Moce. “Tanaman adalah tanaman. Tapi itu membuat frustrasi, kamu tahu? saya memberitahu mereka, 'Hai kawan, itu hanya satu tanaman dari ribuan yang bisa Anda tanam.’”
Moce mengatakan bahwa saat ini orang menanam sayuran secara hidroponik karena berbagai alasan. Hidroponik memungkinkan orang menanam tanaman jauh lebih padat daripada yang dimungkinkan oleh pertanian konvensional, sehingga banyak pelanggan Moce adalah penghobi yang tinggal di rumah-rumah kecil tanpa lahan yang cukup untuk kebun sayur konvensional.
Kekhawatiran publik yang meluas dengan lingkungan dan emisi karbon berarti orang Amerika ingin menanam makanan secara lokal dan di tempat baru. “Kami sudah membelah atom dan pergi ke bulan. Kita bisa menaruh lada di gedung apartemen, ” kata Moce.
Mimpi Pipa?
Harapan Yohannes adalah pertanian vertikal dapat memasok segar, produk lokal untuk masyarakat dalam kota. “Kami mencoba memberi makan orang karena itu akan menjadi masalah nyata yang akan kami hadapi dalam hidup kami, ” kata Yohannes. “Ini hanyalah cara untuk memeranginya dengan cara yang paling efisien dan berkelanjutan.”
Tapi tidak semua orang yakin. Melissa Brechner, direktur Pusat Transfer Teknologi Hidroponik Pertanian Lingkungan Terkendali Universitas Cornell, berpikir bahwa impian Yohannes tentang pertanian vertikal tidak masuk akal, sebagus-bagusnya. “Orang-orang mengatakan bahwa kami ingin membawa makanan sehat untuk orang-orang di dalam kota, tetapi masalah sebenarnya dengan kota-kota dalam adalah bahwa makanan sehat menghabiskan banyak uang.”
Brechner menunjukkan bahwa Yohannes perlu menjual produknya dengan harga premium untuk mempertahankan profitabilitas, tetapi ini mencegah orang yang ingin dia beri makan untuk membelinya. Menurut Brechner, penanam hidroponik perkotaan akan selalu membayar lebih dari penanam lapangan konvensional karena ia harus membayar untuk matahari. “Tanaman tumbuh berbanding lurus dengan cahaya. Jadi jika Anda memberi mereka lebih banyak cahaya, maka Anda akan meningkatkan hasil Anda, kata Brechner.
“Jumlah energi yang dibutuhkan untuk menumbuhkan barang-barang di gudang – kami akan mengatakan di saat-saat kami yang lebih bersemangat bahwa itu tidak bertanggung jawab terhadap lingkungan.”
Brechner menunjuk pada karya mantan rekannya di Cornell, Louis Albright. Dengan mempertimbangkan pencahayaan dan pemanasan gudang tertutup atau gedung pencakar langit, Albright menghitung bahwa dibutuhkan hampir tiga kali lipat kilowatt jam untuk menumbuhkan kepala selada secara vertikal seperti halnya menanamnya di rumah kaca kaca di luar kota. Bahkan ketika memperhitungkan biaya karbon pengiriman selada secara massal, dia menemukan bahwa menanam selada jauh dari pusat kota masih lebih ramah lingkungan.
Albright juga menemukan bahwa gandum, salah satu tanaman yang paling banyak dikonsumsi di Amerika, secara genetik tidak cocok untuk produksi hidroponik. Dia menghitung bahwa saat ini biaya listrik senilai $23 untuk menghasilkan gandum yang cukup untuk satu potong roti di gudang tertutup.
Brechner menyoroti kerentanan besar lainnya dengan produksi hidroponik skala besar. Pemadaman listrik akan menghentikan sirkulasi larutan nutrisi. Dengan sebagian besar sistem, ini bisa menghancurkan hasil panen sepanjang musim dalam waktu singkat. Dari perspektif Brechner, Teknologi hidroponik belum berkembang secara signifikan sejak zaman Gericke. Selama sistem hidroponik membutuhkan lebih banyak uang dan membutuhkan lebih banyak sumber daya daripada teknik penanaman konvensional, Brechner tetap menentang pertanian hidroponik. “Saya memahami nilai membuat tanaman sehat lebih terlihat oleh warga, " dia berkata. “Tetapi jumlah energi yang dibutuhkan untuk menumbuhkan barang-barang di gudang – kami akan mengatakan di saat-saat kami yang lebih bersemangat bahwa itu tidak bertanggung jawab terhadap lingkungan.”
Perlombaan Luar Angkasa
gen Giacomelli, direktur Controlled Environment Agriculture Center (CEAC) di University of Arizona, menghadapi kekhawatiran Brechner setiap hari. Hidroponik tidak dapat bersaing dengan pertanian konvensional dalam hal biaya awal, tetapi Giacomelli berpikir hidroponik dapat menjadi jauh lebih hemat sumber daya – sangat efisien sehingga benar-benar dapat memberi makan sebuah planet. Planet yang ada dalam pikirannya, Namun, bukan milik kita.
NASA telah mengontrak CEAC untuk membuat sistem pendukung kehidupan bioregeneratif hidroponik untuk astronot dalam misi diperpanjang ke bulan atau Mars. Giacomelli menyempurnakan sistem loop tertutup di mana tanaman mengkonsumsi karbon dioksida dan limbah cair astronot dan pada gilirannya tanaman menyediakan astronot dengan oksigen, air tawar dan makanan. Modul saat ini bergantung pada sistem komputer yang kompleks dengan monitor inframerah untuk memastikan bahwa setiap tanaman tumbuh secara maksimal. Giacomelli mengatakan sistem hidroponik berteknologi tinggi dapat masuk ke dalam tabung enam ratus kaki kubik dan menyediakan satu astronot semua kebutuhan oksigen dan air hariannya dan sekitar setengah dari kalori hariannya. Sebuah prototipe saat ini sedang diuji di Kutub Selatan.
Giacomelli mengatakan sistem hidroponik berteknologi tinggi dapat masuk ke dalam tabung enam ratus kaki kubik dan menyediakan satu astronot semua kebutuhan oksigen dan air hariannya dan sekitar setengah dari kalori hariannya.
Giacomelli mengakui bahwa teknologi untuk modul saat ini terlalu mahal untuk digunakan di kota-kota Amerika, tapi dia bilang, “Sangat mudah untuk menunjuk ke topik yang akan segera diterjemahkan kembali ke aplikasi Earth.” Giacomelli memprediksi penelitiannya akan mengubah cara pandang semua petani tentang produktivitas.
“Orang-orang akan mulai melihat kilo per meter persegi per input air, nutrisi, tenaga atau tenaga.” Ketika sistem yang berkembang menjadi semakin dihargai karena penggunaan sumber daya yang efisien, orang akan menyadari potensi yang terletak pada sistem hidroponik loop tertutup. Sudah sistem hidroponik dapat menggunakan air 60 hingga 90 persen lebih sedikit daripada metode konvensional.
Kemajuan besar dalam teknologi rumah kaca memungkinkan petani hidroponik untuk menggunakan cahaya matahari alami – dilengkapi dengan lampu buatan di daerah yang lebih gelap dan selama musim sepi – untuk menanam tanaman lebih efisien di Bumi.
Masa Depan Petani Amerika?
Ketika konsumen menjadi semakin sadar dari mana makanan mereka berasal dan bagaimana makanan itu tumbuh, sepertinya kita bisa memasuki era baru hidroponik. Moce dapat membuktikan minat yang berkembang di antara penggemar dan DIYers halaman belakang, tetapi permintaan sosial yang meningkat dikombinasikan dengan kemajuan teknologi baru-baru ini berarti hidroponik memiliki potensi baru untuk mempengaruhi sistem pangan, seperti yang pernah diimpikan William Frederick Gericke.
Perusahaan seperti Lufa Farms di Montreal, BrightFarms di Philadelphia dan Gotham Greens di New York menanam makanan secara hidroponik di rumah kaca raksasa langsung di atap supermarket. Mereka memanfaatkan cahaya alami yang tersedia sementara juga secara signifikan mengurangi biaya transportasi. Dengan menjual langsung ke pasar-pasar di bawah ini, produk hidroponik mereka secara teoritis dapat bersaing dengan harga produk konvensional.
Pengembalian daya komputasi yang terus meningkat dari Hukum Moore dan otomatisasi yang efisien membuat operasi hidroponik skala besar lebih mudah diakses bahkan oleh petani yang paling tidak berpengalaman sekalipun. Pakaian Freight Farms tua, kontainer pengiriman logam dengan insulasi yang kuat dan sistem hidroponik standar yang “dapat diletakkan di mana saja di seluruh dunia, dalam lingkungan apapun, ” menurut koordinator komunikasi untuk perusahaan rintisan yang berbasis di Boston, Rebecca Liebman. Dia mengatakan seorang pemilik restoran di Minnesota dapat tumbuh langsung selama bulan-bulan musim dingin dan menghasilkan 13, 000 pon kemangi segar setiap tahun.
Investasi awal masih curam. Untuk $60, 000 seorang petani baru mendapatkan kontainer pengiriman berukuran 8'x40′ yang berisi semua yang dia butuhkan untuk mulai bertani di tempat. “Komputer tablet di dalamnya mengontrol segalanya – pencahayaan, pH dan suhu, kata Liebman. Di area yang lebih kecil dari tapak tiga tempat parkir, satu orang yang bekerja delapan jam seminggu dapat menanam sayuran hijau seluas satu hektar. Liebman mengatakan bahwa "pertanian barang" membayar sendiri dalam 9 hingga 12 bulan karena petani memanen produk berkualitas tinggi setiap minggu, sepanjang tahun. Setelah investasi awal, yang mungkin lebih murah daripada biaya satu hektar tanah, biaya tahunan tetap di bawah $5, 000 dolar.
“Kami melihat kesalahan yang dilakukan orang lain dan kemudian memperbaikinya – kami mengambil alat dan menciptakan sistem yang inovatif.”
“Kami tidak membuat konsep hidroponik, sudah ada sejak lama, lama. Kami melihat kesalahan orang lain dan kemudian memperbaikinya – kami mengambil alat dan menciptakan sistem yang inovatif, kata Liebman. Lampu LED hemat energi dan isolasi tebal menjaga biaya listrik tetap rendah (sekitar $1, 500 per tahun) dan sistem air loop tertutup berarti tangki air hanya diisi empat kali per tahun. Perusahaan berencana untuk menambahkan panel surya ke desain masa depan, menggunakan sumber energi alternatif untuk mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi sumber daya. Teknologi ini terus ditingkatkan untuk mengatasi masalah lingkungan yang diungkapkan oleh orang-orang seperti Brechner dan Albright.
Dimana Gericke gagal membawa hidroponik ke masyarakat, Freight Farms berharap untuk berhasil. Komputer internal dimuat dengan tutorial informasi dan petani dapat melakukan obrolan video dengan para ahli di Freight Farms jika mereka mengalami masalah.
Zach Yohannes, dirinya seorang petani, seorang mahasiswa dan seorang pengusaha, mencurigai generasi berikutnya dari petani Amerika akan menjadi generasi baru – yang siap untuk merangkul impian hidroponik Gericke. “Mereka memiliki dorongan, pendidikan dan kemauan untuk membantu planet ini.” Impian utopis seorang ahli botani yang sudah lama meninggal masih jauh dari kenyataan, tetapi suatu hari nanti mungkin akan tumbuh secara maksimal. Tidak perlu tanah.
