*Текст: Елизабет Г. Дън*
На сухия западен бряг на Аризона, където басейна на река Колорадо се среща с пустинята Мохаве, се простират 11 000 акра с люцерна, сорго, пшеница и суданска трева, принадлежащи на индианските племена на река Колорадо (ИПРК), всички предназначени да бъдат събрани и продадени като храна за животни. За да расте всичко тук, напояването е задължително. По-малко от четвърт инч дъжд е паднал досега тази година, според Джош Мур, който управлява фермата от името на своето племе.
„Резерватът е създаден с доста остаряла поливна система за напояване“, разказва Мур. Мрежа от канали, построена през 19 век, доставя вода от река Колорадо, система, която е изглеждала добра идея преди речния басейн да навлезе в постоянно и все по-тежко състояние на суша. Въпреки че каналите доставят достатъчно вода за задоволяване на земеделските нужди на ИПРК засега, племената очакват по-горещо и по-сухо време за в бъдеще. Този сезон могат да се видят черни пластмасови тръби, които се извиват измежду стотиците редове сорго: експеримент с микро капково напояване, който би могъл радикално да намали изтеглянето на фермата от претоварения воден басейн.
По света повечето култури набавят водата си само от дъжда, но на места, където валежите не са достатъчни, сме принудени да напояваме. Въпреки всички иновации, които си пробиват път в селското стопанство през последните години, от трактори с GPS насочване до генно инженерни разсади, 85% от цялото напояване все още се извършва чрез изливане на огромни количества вода по повърхността на полето, почти по същия начин както се е правело преди 4000 години в Месопотамия.
Обичайното напояване се е запазило, защото е евтино, но от гледна точка на природни ресурси излиза неимоверно скъпо. До 70% от водата става отпадъчна, а преполятите култури може да не успеят да разгърнат пълния си потенциал. Излишният тор се отнася от оттичащата се вода, замърсявайки потоци, влажни зони и езера.
Микрокапковото напояване трябваше да реши всичко това. През 30-те години на миналия век млад инженер на име Симча Блас забелязва дърво, което било много по-високо от останалите на същия ред; когато се вгледал по-отблизо, установява, че корените му се захранват от малък теч от близката напоителна тръба. Години по-късно израелецът използва концепцията, за да създаде пластмасова система за капково напояване, която започва да се продава под марката Netafim. Той става световният лидер в своя сектор.
Днес има стотици компании за капково напояване, но технологията се прилага за по-малко от 5% от напояваните площи в световен мащаб, обикновено за култури с голям добив, като бадеми, грозде за вино и домати. Ограничаващият фактор тук е цената. Тъй като системите в са вече проектирани, изтласкването на вода през стотици футове тръби изисква много сила, която фермерите доставят с електрически помпи, ако имат ток в полетата си, или с дизелови версии, които бълват въглерод, ако нямат ток. Капковите линии също са могат да се запушват от частици от тиня или водорасли, открити в естествената вода, така че тя трябва да се филтрира, което добавя още един разход. Цялата система възлиза на поне 2000 долара на декар плюс сметките за енергия. За култури с по-ниска стойност като памук или люцерна капковото напояване просто не се изплаща.
Системата за капково напояване, използвана от GRIT Farms, обаче струва по-малко от 400 долара на декар за инсталиране, а необходимото налягане се осигурява изцяло от гравитацията, което има предимството да бъде безплатно и неутрално по отношение на въглерода. Погледната отстрани системата не изглежда нещо специално. Но за Мур идеята за капково напояване на културите за храна на животните не е нищо друго освен революционна. Ако приемем, разбира се, че наистина работи.
Когато кладенецът пресъхне, оценяваме стойността на водата“, пише Бенджамин Франклин в изданието от 1746 г. на Алманаха на бедния Ричард. Той обаче не е знаел и другата половина от историята. Днешното световно население е 10 пъти по-многобройно от тогавашното, а източниците на питейна вода продължават да намаляват. Най-голямият потребител на вода досега е селското стопанство, което представлява почти три четвърти от глобалната употреба на вода.
Признаците за недостиг на вода са навсякъде около нас, и това става все по-тревожен факт с всяка изминала година. През август за първи път в историята реката Колорадо беше обявена от правителството на САЩ в състояние на недостиг, което предизвика съкращаване на доставките за някои от 40-те милиона души, които зависят от нея. Пет милиона от тях получават водата си благодарение на проекта „Централна Аризона“ (ПЦА), обществено предприятие, което доставя речна вода по канал от западния край на Аризона до 80% от населението на щата.
Чък Кълъм, мениджър на програмите, свързани с река Колорадо в ПЦА, е прекарал последното десетилетие в проучване на възможности за увеличаване на водоснабдяването на Аризона, включително технологии за пречистване на отпадъчни води и приспособления, които помагат на градските клиенти да ограничат използването им. През 2019 г. на конференция в Тел Авив Кълъм се среща с ръководител на израелска компания за напояване, наречена N-Drip, която разработваше система, която обещаваше драстични икономии на вода без прекомерните разходи. „Бях супер скептичен“, казва Кълъм. "Звучеше като някакво екстравагантно решение."
Но селското стопанство включва по-голямата част от потреблението на вода на Аризона, така че Кълъм е готов да изпробва N-Drip. През 2020 г. ПЦА предоставя системата на CRIT Farms за използване върху 40 акра със сорго. Те откриват, че така се намалява наполовина потреблението на вода, като същевременно леко се подобрява качеството на културите: поразителен резултат, макар и в много малък мащаб. Тази година ПЦА разшири пилотния проект до около 200 акра сорго и памук в Аризона и, ако всичко е наред, се надява да внедри системата на регионално ниво до 2023 г., като продължи да покрива разходите за оборудването за фермерите, които я инсталират.
N-Drip е творение на Ури Шани, професор по физика на почвата в Еврейския университет в Йерусалим и бивш председател на израелския компетентен орган по водите. Той се е заел преди седем години да разработи система за капково напояване, която да е достатъчно евтина, за да има смисъл да се използва не само за марули и горски плодове, но и за култури като соя и царевица, които съставляват по-голямата част от световната селскостопанска продукция.
Шани е на 72 години, с къса прошарена коса, очила с метални рамки и добродушен маниер. Той е роден през 1950 г. в кибуц, изпълнен с безспокойство, характерno за живота в суха страна и селскостопанска самодостатъчност. „Баща ми беше инженер, който работеше предимно с вода. Израснах, мислейки за вода и решения, свързани с водата през целия си живот“, разказва Шани, говорейки през Zoom от офиса на N-Drip в Тел Авив.
След като завършва военната си служба с елитно подразделение за командоси, Шани постъпва в Еврейския университет, най-известната изследователска институция в Израел, и получава магистърска степен по почвознание. За докторантурата си, той се премества в Кибуц Йотвата, в пустинята в далечния юг на Израел. Районът получава по-малко от инч дъжд всяка година и има само сладка подземна вода за напояване на границата на нуждите на земеделието. Той започва там като студент и завършва в управлението на кибуца.
По-късно Шани става професор, а през 2006 г. е избран да стане първият ръководител на новосъздадения израелски компетентен орган по водите. Тази длъжност е сложна, и обхваща инженерство, мениджмънт, политика и икономика и той я поема за страната, преживяла най-тежката суша. Шани прави инвестиция в рециклиране и обезсоляване на вода. За да плати за това, той взема съществено и противоречиво решение, а именно - да повиши цената на водата.
„По целия свят причината, поради която има толкова много проблеми с водата, е, че много малко държави са готови да наложат на потребителите реалната цена“, казва Сет Сийгъл, главен служител по устойчиво развитие на N-Drip и автор на бестселъра на New York Times от 2015 г. Нека да има вода, който разказва за издигането на Израел като лидер в опазването на водите и технологиите. През 2012 г. Шани напуска поста си като оставя Израел с излишък от вода. „Беше наистина необикновено това, което той успя да постигне.“
И като обикновен гражданин отново Шани започва да размишлява върху нарастващата заплаха от недостиг на вода в световен мащаб. Повече от една четвърт от световното население живее в страни, притеснени по отношение на водата, а ООН изчислява, че недостигът на вода може да предизвика изместване на 700 милиона души до края на десетилетието. Той решава, че най-значителния принос, който би могъл да направи, ще бъде като спомогне капковото напояване да стане масово. Това означава да се изобрети система, която да работи без филтри и помпи.
За да разберете предизвикателството, стоящо пред Шани, първо трябва да разберете какво се случва вътре в тези невзрачни черни пластмасови линии. Върху всяка от тях има поредица от дупки, а във всяка дупка е закрепена пластмасова джаджа с размерите на бонбонче тик-так, наречена емитер. Водата се движи през изключително тесен, подобен на лабиринт канал в емитера, регулиран така, че да излиза на премерени капчици. Съпротивлението, произведено от тези емитери, е причината да се изисква толкова голямо налягане, за да се премести водата от единия край на полето в другия в традиционната система.
Шани създава нов вид емитер, който предлага толкова малко съпротивление, че налягането на водата, осигурено само от гравитацията, натрупано по време на спускане от 1 до 2 фута от напоителния канал до полето би било достатъчно, за да задвижва водата надолу по продължение на стотици футове тръби и навън в почвата. Първо, той експериментира със създаването на пластмасови и метални влакна в различни триизмерни решетъчни структури. Но беше ясно, че един ден, казва той, че пробивът ще дойде: Вместо зигзагообразен канал, неговият емитер ще се състои от прът, окачен вътре в цилиндър, с вода, която тече през формата на тръбата, образувана между тях. За разлика от традиционния емитер, сега нито една частица от отломките не може да блокира потока на водата. „И, бум“, казва Шани. „Бях абсолютно убеден, че ще проработи. След това направихме и всички необходими изчисления."
След като усъвършенства концепцията, Шани трябва да я комерсиализира. Той се свързва с Еран Полак, бивш служител на финансовото министерство, с когото е работил тясно като председател на компетентния орган по водите, и казва на Полак, че е изобретил капково напояване, което използва само гравитацията. Полак е скептичен. Той също е израснал в кибуц и знаел за напояването и че няма такова нещо като капене с нулево налягане.
„Първата ми реакция беше, разбира се, че това ще промени света, но никога няма да проработи“, разказва Полак. Той се среща с Шани в централата на N-Drip, която по онова време се помещава в малък офис в малък търговски център в предградие на Тел Авив. Шани го отвежда до една барака отзад. „Устройството представляваше 20-метрова тръба, ръчно наставена и заелепена, от която капеше вода върху земята от малка пластмасова кофа за боклук“, казва Полак. "Това беше в най-елементарния начин, който можех да си представя, но това беше минутата, в която разбрах, че може да работи." Полак се подписва като главен изпълнителен директор.
N-Drip инсталира първото си официално полево съоръжение в края на 2017 г. върху пет акра захарна тръстика в Есватини (бивш Свазиленд), изтегляйки вода директно от една река. Те установяват, че системата не само работи и използва по-малко вода, но също така увеличава добивите с 30%. С тези окуражаващи резултати, N-Drip премина към по-големи изпитания в Австралия и САЩ и оттогава разширява обхвата си до 17 страни, от Виетнам до Нигерия. Ако визията на Шани се стане реалност, N-Drip има шанс да модернизира още милиони ферми и да промени глобалното потребление на сладка вода.
Към днешна дата N-Drip е събрал финансиране от 25 милиона долара, а системата му се използва от стотици фермери за посеви от 4000 акра, вариращи от памук до картофи и соя. Но Шани трябва да извърви дълъг път, ако възнамерява да преобразува 600-те милиона декара на Земята, напоявани чрез поливане, а по пътя от градинския навес до глобалното решение за напояване има много препятствия.
Тъй като N-Drip не използва филтрация, повечето запушвания досега са били свързани с всякакви неочаквани неща, които може да откриете във водата на дадена ферма. В началото на едно изпитване, калифорнийски производител в паника се свърза с N-Drip, за да каже, че системата му е спряла да функционира. Когато Шани пристига, той открива риба с размера на показалец, която запушва една от тръбите. Топка зелени водорасли причинява нещо подобно във ферма в Казахстан. Сега резервоарите за вода на N-Drip са оборудвани с мрежа за улавяне на всякакъв вид растителни и животински елементи.
Под палещите лъчи на слънцето в Аризона, в регион с особено богата на минерали вода, капковите линии стават толкова горещи, че калциевият карбонат се утаява, покривайки емитерите с варовик като вътрешността на чайник. Това принудава N-Drip да разработи проектиза заравяне на тръбите и покриване с тънък слой почва, за да ги поддържа хладни и за използване на омекотители върху твърда вода.
Дейвид Мидмор, почетен професор по растителни науки в Централния австралийски университет в Куинсланд и експерт по капково напояване, коментира, че ако N-Drip наистина планира да достигне до 500 милиона малки фермери в света, а не само до големите производители, успехът зависи не само от проектиране на правилните технологии, но и от значително инвестиране в образование и подкрепа. „Много е важно производителите да бъдат научени на правилните начини за капково напояване, да имат лесен измерител за водата в почвата и как напояването да не бъде нито прекалено малко, нито прекалено много“, казва той. "Това свързано не само с обучение, но и последващи действия."
От N-Drip настояват, че малките ферми са решаваща част от мисията му. „Ако един богат земеделски производител в Австралия увеличи добива с 47%, това е чудесно, отворете шампанското и си направете по-хубава почивка тази година“, казва Зигъл, главен директор по устойчиво развитие на компанията. „Но ако фермер, който разчита за прехраната си на добива, го увеличи и има повече храна за лична употреба и повече храна за продажба, това трансформира семейството му и общността“
И тъй като пандемията Covid-19 се разгърна през 2020 г. и задържа изгодни проекти в САЩ и Австралия, N-Drip се насочи към производството на комплект, покриващ 1 акър, предназначен за тези потребители. Тази система „Направи си сам“ пристига с връзка към видеоклип в YouTube и прости, линейни чертежи а ла Икеа, които да ориентират фермера за инсталацията.
N-Drip също е разработил патентован почвен сензор, наречен N-Drip Connect, който следи условията на растенията и почвата и изпраща чрез приложение за смартфон в реално време указания на производителите кога да напояват и да наторяват. Сензорът изпраща информация и към агрономичния екип на компанията, така че да може да следи условията на полето.
Друго предизвикателство за N-Drip ще продължи да бъде икономическо. Системата може да бъде инсталирана за част от цената на конвенционална система за капково напояване под налягане, без нито един от текущите разходи за енергия, но водата е безплатна или силно субсидирана за повечето фермери в световен мащаб. Въпреки че някои фермери, като например австралийските производители на памук, може да са готови да инвестират, за да защитят спешно бързо намаляващия ресурс, много от малките фермери в света няма да могат да покрият дори скромни допълнителни разходи.
„Пазарът на дребните собственици е огромен и може да се възползва най-успешно от нашата система, но е много трудно да се прави бизнес, ако нямате голям и добре позициониран партньор“, признава Полак. N-Drip предвижда предоставянето на своята система на тези земеделски стопани предимно чрез организации с нестопанска цел, правителствени агенции и големи корпорации, които изпълняват обещанията си за устойчивост. Неговите ръководители твърдят, че възможността в близко бъдеще може да бъде измерена в стотици хиляди акра земеделска земя.
По-отдавнашен пример за този вид партньорство е с PepsiCo Inc., която сключва договор директно с 40 000 земеделски производители за съставки като царевица, овес и картофи и си поставя за цел да подобри ефективността на използването на водата за селскостопански цели с 15% до 2025 г. PepsiCo използва технологията на N-Drip с няколко земеделски производители в Индия, Виетнам и САЩ, и забелязва подобрен добив на културите с по-малко внасяне на торове и 50% по-малко консумирана вода в сравнение с обичайния тип напояване.
Питър Глейк, почетен президент и съосновател на Тихоокеанския институт, изследователски институт с нестопанска цел, фокусиран върху проблемите на питейните води, подчертава, че когато става въпрос за бъдещето на напояването, е изключително важно да не изпуснем общата картина. Промяната на поливането на полета с памук или люцерна с капково напояване е стъпка в правилната посока, но се очертава и един по-съществен въпрос: Трябва ли наистина да отглеждаме тези култури в сух климат за начало? „Трябва да проведем истински разговор за това какво има смисъл да отглеждаме на Запад при условията на недостиг на вода, както и да обсъдим какво ще отглеждаме и как това да стане по-ефективно и по-внимателно“, казва той. „Тази технология може да помогне с отговора на втория въпрос, но няма да помогне с първия, по-политически въпрос.“
Глейк отбелязва, че едно е принципно да се възрази срещу използването на ценна питейна вода за отглеждане на култури за храна на животни, а друго е да се каже на фермерите, че трябва да спрат да ги отглеждат. Обратно в CRIT Farms, Мур казва, че е щастлив да допринесе за изследвания, които смята за жизненоважни за бъдещето на селското стопанство в региона. Следващата година той планира да използва системата на N-Drip на допълнителни площи. Въпреки че резервата на племената не е намалил водната квота, Мур знае, че недостигът ще дойде за всички един ден. „Трябва да започнем да живеем така, сякаш сме засегнати от тези прекъсвания, за да си спечелим малко време“, казва той. „За да оцелеем като народ и като бизнес, трябва да вземаме предвид подобни технологии.“