Nuôi trồng không cần đất: công nghệ mới của Nhật Bản hiệu quả trong mọi môi trường

Các chuyên gia Nhật Bản đã đưa ra một bước đột phá trong công nghệ canh tác, sử dụng màng polymer để trồng thực phẩm.

Ở Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Mebiol, cách Tokyo khoảng hơn một giờ đồng hồ, những cây rau diếp được trồng trong một cái khay dưới ánh đèn màu đỏ tươi. Ở một kệ gần đó, một vườn cây nhỏ cũng đang sinh trưởng trên bề mặt polyme. Các cây con này được trồng trong điều kiện không có đất - trên một màng polyme mỏng và trong suốt.

Phương pháp nuôi trồng bằng màng polyme

Màng polyme là chìa khóa của phương pháp canh tác tiên tiến này. Chúng ta có thể trồng trái cây và rau quả trên bất kỳ bề mặt bằng phẳng nào. Được làm từ hydrogel - một chất siêu thấm, thường được sử dụng trong các sản phẩm gia dụng như tã dùng một lần, màng hoạt động bằng cách ngâm nước và chất dinh dưỡng sẽ thấm qua vô số lỗ nano có đường kính một phần triệu milimet. Rễ cây mọc trên bề mặt này không đào sâu xuống đất mà tỏa khắp bề mặt của màng, tỉa ra như hình cái quạt.

Màng polyme là sản phẩm phát minh của Yuichi Mori, nhà vật lý - hóa học đã thành lập Mebiol vào năm 1995.

Mori - người đàn ông 75 tuổi đã dành phần lớn sự nghiệp để phát triển công nghệ polymer cho ngành y tế. Tuy nhiên, ông đã bị cuốn hút bởi sinh học thực vật từ lâu và tìm thấy phương pháp trồng rau mới này.

Ông chỉ ra rằng thực vật có vai trò rất quan trọng. Không chỉ duy trì sự sống trên trái đất bằng cách cung cấp nguồn thức ăn cho động vật mà còn giúp hấp thụ lượng CO2 trong không khí. “Tôi luôn nghĩ về cách tối đa hóa ‘sức mạnh’ của thực vật.”, ông chia sẻ. 

Ý tưởng áp dụng công nghệ polyme vào nông nghiệp đến cách đây gần 20 năm khi ông phẫu thuật nhận một quả thận nhân tạo. Khi đó, ông tự hỏi liệu cơ chế tương tự, tạo ra những mao mạch tổng hợp và màng lọc có thể áp dụng trên cây trồng không?

“Thực vật có thể cải thiện nhiều vấn đề của xã hội - từ các bệnh do lối sống đến các vấn đề ô nhiễm môi trường”, ông giải thích. “Tôi hình dung ra một thế giới mà chúng ta có thể trồng cây ở mọi nơi”.

Ông bắt đầu bằng việc trồng một miếng cỏ nhỏ trên màng hydrogel dưới đèn LED. Sau hơn một thập kỷ thử nghiệm, Mori và các cộng sự đã phát triển hệ thống canh tác không cần đất, có thể được sử dụng để trồng cây trong nhà kính trên quy mô lớn.

Xu hướng mới – nuôi trồng không làm cạn kiệt tài nguyên nông nghiệp

Theo một nghiên cứu tiến hành năm 2015 của Trung tâm Grantham, Đại học Sheffield, trái đất đã mất 1/3 diện tích đất canh tác do ô nhiễm và xói mòn trong 40 năm qua. Thêm vào đó là việc sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu đã làm thoái hóa đất với tốc độ vượt xa khả năng phục hồi tự nhiên. Biến đổi khí hậu và các sự kiện thời tiết khắc nghiệt làm gia tăng xói mòn và trầm trọng thêm tình hình ô nhiễm này. Đất đai thiếu hụt trong khi nhu cầu về lương thực không ngừng tăng lên: đến năm 2050, sản xuất lương thực sẽ tăng khoảng 50% để nuôi số dân 9 tỷ người. 

Thiếu nước gây thêm rủi ro cho an ninh lương thực. Cùng với suy thoái đất, lượng nước ngầm cũng giảm dần – giảm gần hai phần ba trong bốn thập kỷ, nhất là ở các vùng như Cận Đông và Châu Phi. 

Trồng trên Polyme cung cấp một giải pháp thay thế cho nông nghiệp thâm dụng tài nguyên. Hệ thống Mebiol này sử dụng ít nước hơn 90% so với phương pháp trồng thông thường.

Các lỗ nano của màng polyme cũng ngăn chặn vi khuẩn và virus, mà không cần sử dụng thuốc trừ sâu độc hại. Vì không cần đất trồng, các trang trại có thể thuê ở bất cứ nơi nào – kể cả trong sa mạc, trên các mái nhà, và thậm chí trên đất ô nhiễm. Phương pháp này đang được sử dụng tại 150 địa điểm xung quanh Nhật Bản, một số vùng ở Trung Quốc và trên các trang trại giữa sa mạc ở các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất. Mebiol có kế hoạch xuất khẩu công nghệ của mình sang châu Âu và các nước khác ở Trung Đông vào cuối năm nay. 

Ban đầu, những nông dân rất hoài nghi, nhưng các nhà sản xuất trẻ như Ayaka Miura, chủ tịch của Drop Farm, nơi trồng cà chua boutique ở tỉnh Ibaraki đã tiên phong sử dụng. Bởi vì màng polyme bám vào các phân tử nước, cây trồng trên đó phải làm việc chăm chỉ để hấp thu nước và chất dinh dưỡng. Sự hoạt động mạnh mẽ này làm chúng tổng hợp các loại đường, axit amin và phytochemical nhiều hơn. Do đó chất lượng cây trồng cũng cao hơn. 

Drop Farm ở tỉnh Ibaraki, tiên phong trồng cà chua sử dụng kỹ thuật canh tác màng polymer

Trang trại Drop Farm trồng cà chua ở tỉnh Ibaraki, đã tiên phong sử dụng kỹ thuật canh tác màng polymer. Tại Nhật Bản, cà chua được sản xuất theo phương pháp này chủ yếu được bán tại các cửa hàng bách hóa cao cấp, nhưng cà chua trồng trên màng Polyme cũng bắt đầu xuất hiện trên thực đơn tại các nhà hàng như Celeb de Tomato của Tokyo, và các quán ăn cao cấp như Le Petit Maison của Dubai.

(Vân Anh dịch)