На западном крилу Аризоне, где се слив реке Колорадо састаје са пустињом Мојаве, налази се 11,000 хектара луцерке, сирка, пшенице и суданске траве која припада индијским племенима на реци Колорадо (ЦРИТ), а све је предодређено за жетву и продаје за сточну храну. Да би било шта расло овде, наводњавање је неопходно. Ове године је до сада пало мање од четвртине инче кише, каже Јосх Мооре, који управља фармом у име свог племена.
„Резервација је постављена на прилично застарелом систему за наводњавање поплавама“, каже Мооре. Мрежа канала изграђена у 19. веку испоручује воду из реке Колорадо, систем који се чинио као боља идеја пре него што је слив ушао у упорно и све страшније стање суше. Иако канали снабдевају довољно воде да задовољи потребе ЦРИТ -а за пољопривредом за сада, племена планирају топлију и сушнију будућност. Ове сезоне могу се видети црне пластичне цеви како вијугају стотинама редова сирка: експеримент са наводњавањем са микрокапицама који би могао радикално смањити повлачење фарме из преоптерећеног слива.
Широм света већина усева зависи само од кише у води, али на местима где падавине нису довољне, приморани смо да наводњавамо. Упркос свим иновацијама које су последњих година ушле у пољопривреду, од Трактори са ГПС навојем до генетски модификованих садница, 85% целокупног наводњавања се и даље врши ослобађањем огромних количина воде по површини поља, отприлике на исти начин на који се то радило пре 4,000 година у Мезопотамији.
Наводњавање поплавама се задржало јер је јефтино, али из перспективе природних ресурса запањујуће скупо. Чак 70% воде одлази у отпад, а претјерано залијевани усјеви не могу постићи свој пуни потенцијал. Вишак ђубрива се одводи отицајем, загађујући потоке, мочваре и језера.
Све то је требало да реши наводњавање помоћу микрокапица. Тридесетих година прошлог века млади инжењер по имену Симцха Бласс приметио је дрво које је порасло много више од осталих у истом реду; када је погледао ближе, открио је да се њени корени хране малим цурењем из оближње цеви за наводњавање. Годинама касније, Израелци су користили концепт за стварање пластичног система за наводњавање кап по кап који се наставио продавати под марком Нетафим. Остаје глобални лидер у свом сектору.
Данас постоје стотине компанија за наводњавање кап по кап, али се технологија примењује на мање од 5% наводњаваних хектара у свету, обично на усеве са великим улазницама, попут бадема, винског грожђа и парадајза. Ограничавајући фактор је цена. Како су системи тренутно дизајнирани, потискивање воде кроз стотине стопа цеви захтева велику силу, коју пољопривредници снабдевају пумпама; електрични ако имају снагу у својим пољима, дизел верзије са подригивањем угљеника ако немају. Линије за капање су такође склоне зачепљењу честицама муља или алгама које се налазе у природној води, па се морају филтрирати, што додаје још један трошак. Целокупно подешавање износи најмање 2,000 долара по јутру, плус рачуни за енергију. За усеве мање вредности као што су памук или луцерка наводњавање капањем једноставно се не исплати.
Поставка микродрипа коју користи ЦРИТ Фармс, међутим, коштала је мање од 400 УСД по јутру за инсталирање, а потребан притисак се у потпуности обезбеђује гравитацијом, која има предност што је бесплатна и неутрална према угљенику. Случајном посматрачу систем не изгледа много. Али Моореу, идеја о наводњавању усева кап по кап за исхрану животиња није ништа друго до револуционарна. Под претпоставком, наравно, да то заиста функционише.
„Кад се бунар осуши, знамо вредност воде“, написао је Бењамин Франклин у издању из 1746 Јадни Рицхард'с Алманацк. Није знао ни пола тога. Данашња глобална популација је 10 пута већа од тадашње, а извори слатке воде опадају. Највећа водена свиња до сада је пољопривреда, на коју отпада скоро три четвртине глобалне употребе.
Знаци несташице воде свуда су око нас, који су сваке године све алармантнији. У августу, по први пут у историји, река Колорадо је проглашена од стране америчке владе у а стање несташице, изазивајући смањење снабдевања неких од 40 милиона људи који зависе од тога. Пет милиона њих воду добија захваљујући пројекту Централ Аризона Пројецт (ЦАП), јавном комуналном предузећу које допрема речну воду каналом са западне ивице Аризоне до 80% становништва државе.
Цхуцк Цуллом, менаџер програма за ријеку Цолорадо у ЦАП-у, провео је посљедњу деценију истражујући могућности за повећање водоснабдијевања Аризоне, укључујући технологије и уређаје за пречишћавање отпадних вода који помажу урбаним корисницима да обуздају њихову употребу. Године 2019., на конференцији у Тел Авиву, Цуллом се сусрео са извршним директором израелског покретача за наводњавање који се звао Н-Дрип, који је развијао систем који је обећавао драстичну уштеду воде без превисоких трошкова. „Био сам суперскептичан“, каже Цуллом. "Звучало је као једнорог решење."
Али пољопривреда чини велику већину слатководне воде Аризоне, па је Цуллом био вољан испробати Н-Дрип. ЦАП је 2020. године ЦРИТ Фармс систем испоручио за употребу на 40 хектара сирка. Открили су да је преполовила потрошњу воде, док је благо побољшала квалитет усјева: запањујући резултат, иако у врло малим размјерима. Ове године, ЦАП је проширио пилот пројекат на око 200 хектара сирка и памука широм Аризоне, и, ако све буде у реду, нада се да ће систем применити регионално до 2023. године, настављајући да покрива трошкове опреме за пољопривреднике који га инсталирају.
Н-Дрип је замисао Ури Схани, професора физике тла на Хебрејском универзитету у Јерусалиму и бившег председника израелске управе за воде. Он је пре седам година кренуо да осмисли систем за наводњавање са микрокапицама који је довољно јефтин да има смисла не само за зелену салату и јагодичасто воће, већ и за робне усеве попут соје и кукуруза, који чине већину светске пољопривредне производње.
"Моја прва реакција је била, наравно да би ово променило свет, али то никада неће успети"
Схани има 72 године, са кратком косом од соли и бибера, чашама са жичаним оквиром и безобразним маниром. Рођен је 1950. године у кибуцу испуњеном стрепњом својственом животу у сушној земљи посвећеној пољопривредној самодовољности. „Мој отац је био инжењер који је првенствено радио на води. Одрастао сам размишљајући о води и растворима целог живота “, каже Схани говорећи Зоом из канцеларије Н-Дрипа у Тел Авиву.
Након што је одслужио војни рок у елитној командоској јединици, Схани је отишао на Хебрејски универзитет, најистакнутију израелску истраживачку институцију, и магистрирао физику тла. За докторат. посла, преселио се у Киббутз Иотвата, у пустињи на крајњем југу Израела. Подручје годишње пада мање од једног центиметра кише и има само бочату подземну воду за наводњавање: спољне границе пољопривреде. Тамо је почео као студент, а завршио је управљањем кибуцом.
Схани је касније постао професор, а 2006. је изабран за првог шефа новостворене израелске управе за воде. Улога је била сложена и обухватала је инжењеринг, менаџмент, политику и економију, а он ју је преузео са земљом која је доживела највећу сушу у историји. Улагање Схани са турбопуњењем у рециклирање и десалинизацију воде. Да би то платио, значајно је - и контроверзно - подигао цену воде.
„Широм света, разлог зашто постоји толико проблема са водом је то што је врло мало земаља спремно да потрошачима наплати стварну цену“, каже Сет Сиегел, главни службеник за одрживост компаније Н-Дрип и аутор бестселера Нев Иорк Тимеса за 2015. Нека буде воде, који описује успон Израела као лидера у очувању воде и технологији. Године 2012. Схани је напустила канцеларију у Израелу у вишку слатке воде. "Било је изванредно оно што је успео."
Као приватни грађанин, Схани је поново почела да размишља о растућој претњи од несташице воде широм света. Више од четвртине светске популације живи у земљама под воденим стресом, а Уједињене нације процењују да би несташица воде могла да исели 700 милиона људи до краја деценије. Одлучио је да би најзначајнији допринос који би могао дати био да помогне наводњавању кап по кап да постане уобичајен. То је значило измишљање система који ради без филтера и пумпи.
Да бисте разумели Сханин изазов, прво морате разумети шта се дешава унутар тих скромних црних пластичних линија за капање. Уз сваку је низ рупа, а унутар сваке рупе причвршћен је пластични додатак величине Тиц Тац -а, који се назива емитер. Вода се креће кроз изузетно уски канал попут лабиринта унутар емитера, регулисан тако да излази у одмереним капљицама. Отпор који стварају ти емитери разлог је због којег је потребан велики притисак за премјештање воде с једног краја поља на други у традиционалном систему.
Схани је осмислио нову врсту емитера, ону која је пружала тако мали отпор да би притисак воде који ствара само гравитација- прикупљен током спуштања од 1 до 2 стопе од канала за наводњавање до поља испод- био довољан да покрене сву воду пут низ стотине стопа цеви до земље. Прво је експериментисао са ткањем пластичних и металних влакана у различите тродимензионалне решеткасте структуре. Али једног дана је, како каже, дошло до излета: уместо цик -цак канала, његов емитер би се састојао од шипке окачене унутар цилиндра, са водом која тече кроз облик цеви формиран између њих. За разлику од традиционалних емитера, сада нити једна честица крхотина не може блокирати проток воде. "Бум", каже Схани. „Био сам потпуно уверен да ће успети. Затим смо развили сву математику. "
Након што је фино прилагодио концепт, Схани је морала да га комерцијализује. Контактирао је Ерана Поллака, бившег службеника министарства финансија са којим је блиско сарађивао као председник водовода, и рекао Поллаку да је изумио наводњавање кап по кап које користи само гравитацију. Поллак је био скептичан. И он је одрастао на кибуцу и знао је за наводњавање; није постојало нешто попут капања нултог притиска.
„Моја прва реакција је била, наравно да би ово променило свет, али то никада неће успети“, прича Поллак. Упознао је Схани у седишту компаније Н-Дрип, која је у то време била мала канцеларија у тржном центру у предграђу Тел Авива. Схани га је одвела до једне шупе иза. „Било је то 20 метара цеви, ручно залепљене, које су капале воду по земљи из мале пластичне канте за смеће“, каже Поллак. "То је било у најосновнијој фази коју је могуће замислити, али ово је био тренутак у којем сам схватио да би то могло успјети." Поллак се пријавио као главни извршни директор.
Н-Дрип је своје прво службено теренско испитивање инсталирао крајем 2017. године на пет хектара шећерне трске у Есватинију (раније Свазиленд), извлачећи воду директно из реке. Открили су да систем не само да ради и троши мање воде, већ је и повећао приносе усјева за 30%. Са охрабрујућим резултатима, Н-Дрип је прешао на већа испитивања у Аустралији и САД-у, и од тада се проширио на 17 земаља, од Вијетнама до Нигерије. Ако се Сханијева визија испостави, Н-Дрип има шансу да модернизује милионе нових фарми и промени глобалну потрошњу слатке воде.
До данас је Н-Дрип прикупио 25 милиона долара за финансирање, а његов систем користе стотине пољопривредника за усеве у вредности од 4,000 јутара, од памука до кромпира до соје. Али Схани има дуг пут ако намерава да претвори Земљиних 600 милиона хектара наводњаваних поплавама, а пут од баштенске бараке до глобалног решења за наводњавање имаће много препрека.
Будући да Н-Дрип не користи филтрирање, већина штуцања до сада је имала везе са свим неочекиваним стварима које се могу наћи у води на фарми. Рано у једном суђењу, један калифорнијски узгајивач је у паници контактирао Н-Дрип и рекао да му је систем престао да функционише. Када је Схани стигао, пронашао је рибу величине кажипрста која зачепљује једну од цеви. Група зелених алги учинила је нешто слично на једној фарми у Казахстану. Сада су резервоари за воду компаније Н-Дрип опремљени мрежицом за снимање свих врста биљног и животињског света.
На сунцу у Аризони, у региону са водом богатом минералима, линије за капање су се толико загрејале да се калцијум карбонат таложио, прекривајући емитере у каменцу попут унутрашњости британског чајника. То је довело до тога да је Н-Дрип развио протоколе за укопавање својих линија у танки слој земље како би их одржао хладним и за употребу омекшивача на тврдој води.
Давид Мидморе, емеритус професор биљних наука у Аустралији Централ Куеенсланд Университи и стручњак за наводњавање микрокапањем, каже да ако Н-Дрип заиста планира да допре до 500 милиона малих пољопривредника у свету, а не само великих, софистицираних узгајивача, успех не зависи само од дизајнирања праве технологије већ и од значајног улагања у образовање и подршку. „Веома је важно да се узгајивачи науче правилним начинима наводњавања капањем, да имају једноставне мере воде у земљишту и како да не заливају превише или премало“, каже он. "То није само обука, већ и праћење."
Н-Дрип инсистира да су мале фарме кључни део његове мисије. „Ако богати фармер у Аустралији повећа принос за 47%, то је сјајно, отворите шампањац, одмарајте се те године“, каже Сиегел, главни директор компаније за одрживост. "Али ако пољопривредни произвођач повећава приходе, а они имају више хране за јело и више хране за продају, то трансформише ту породицу и ту заједницу."
У ту сврху, како се пандемија Цовид-19 развијала 2020., стављајући на чекање уносне пројекте у САД-у и Аустралији, Н-Дрип се окренуо производњи комплета од 1 хектара дизајнираног за ове кориснике. Овај систем „уради сам“ стиже са везом до видео снимка на ИоуТубе-у и једноставним Икеиним цртежима линија који ће пољопривредника водити кроз инсталацију.
Н-Дрип је такође развио власнички сензор тла, тзв Н-Дрип Цоннецт, који прати стање биљака и земљишта и шаље пољопривредницима у реалном времену смернице путем апликације за паметне телефоне о томе када треба наводњавати и ђубрити. Сензор се такође шаље агрономском тиму компаније, тако да може пратити стање на терену.
Још један изазов за Н-Дрип ће и даље бити економски. Систем се може инсталирати за делић цене конвенционалног система за капање под притиском, без икаквих текућих трошкова енергије, али је вода бесплатна или у великој мери субвенционисана за већину пољопривредника широм света. Иако би неки, попут аустралијских произвођача памука, могли бити вољни уложити како би хитно заштитили брзо опадајући ресурс, многи мали свјетски пољопривредници не би могли покрити ни скромне додатне трошкове.
„Тржиште малих власника је огромно тржиште и оно које може имати највише користи од нашег система, али с њим је врло тешко пословати ако немате великог и добро позиционираног партнера“, признаје Поллак. Н-Дрип предвиђа да обезбеди свој систем овим пољопривредницима првенствено преко непрофитних организација, владиних агенција и великих корпорација које испуњавају обећања о одрживости. Његови руководиоци кажу да се прилика, у блиској будућности, може мерити стотинама хиљада хектара пољопривредног земљишта.
Рани пример ове врсте партнерства је са ПепсиЦо Инц., који директно склапа уговоре са 40,000 пољопривредника за састојке попут кукуруза, зоби и кромпира, и поставио је циљ да побољша ефикасност коришћења воде у пољопривреди за 15% до 2025. ПепсиЦо је пилотирао технологију Н-Дрип са неколицином пољопривредника у Индији, Вијетнам и САД су постигли побољшане приносе усјева са мање уноса ђубрива и 50% мање потрошене воде у односу на наводњавање поплавама.
Петер Глеицк, емеритус председник и суоснивач Пацифички институт, непрофитни истраживачки институт фокусиран на питања слатке воде, наглашава да је, када је у питању будућност наводњавања, кључно да не изгубимо из вида широку слику. Претварање поља памука или луцерке у наводњавање кап по кап је корак у правом смеру, али намеће се веће питање: Да ли бисмо заиста за почетак требали узгајати те усеве у сушним климатским условима? „Морамо имати прави разговор о томе шта има смисла узгајати на Западу са недостатком воде, као и разговор о томе да оно што одаберемо узгајамо ефикасније и пажљивије“, каже он. „Ова технологија би могла помоћи у другом питању, али неће помоћи у првом, више политичком.“
Глеицк примећује да је једна ствар у принципу приговор на коришћење драгоцене воде за пиће за узгој усева за исхрану животиња, а друга је рећи пољопривредницима да престану са узгојем. Враћајући се на ЦРИТ Фармс, Мооре каже да је срећан што доприноси истраживању које сматра виталним за будућност пољопривреде у региону. Следеће године планира да користи систем Н-Дрип на додатним површинама. Иако резервација племена није смањила квоту воде, Мооре зна да ће несташице свима доћи једног дана. „Морамо да почнемо да живимо као да смо погођени тим прекидима да бисмо нам купили време“, каже он. „Да бисмо преживели као народ и као предузеће, морамо да гледамо овакву технологију.“