Yang Qichang: O que as fábricas de plantas podem nos trazer? | CCTV2 'Fórum Econômico da China'

Clima extremo e desastres naturais, como altas temperaturas, secas, chuvas torrenciais e enchentes repentinas, afetam continuamente a produção e a qualidade dos alimentos em todo o mundo. Como resolver o problema alimentar das pessoas em todo o mundo no futuro tornou-se um grande desafio que toda a humanidade deve enfrentar. O surgimento das fábricas de plantas oferece-nos um caminho promissor para resolver esse problema.

Que tecnologias mágicas as fábricas de plantas utilizam para simular ambientes naturais e o que torna especiais as culturas que produzem? Como está atualmente o desenvolvimento das fábricas de plantas na China? Em 9 de outubro de 2022, a Série de Palestras Econômicas da China convidou Yang Qichang, pesquisador do Instituto de Agricultura Urbana da Academia Chinesa de Ciências Agrárias e Cientista Chefe das Fábricas Inteligentes de Plantas, para fornecer uma interpretação detalhada sobre o que as fábricas de plantas podem nos trazer.

Yang Qichang, pesquisador do Instituto de Agricultura Urbana da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas e cientista-chefe das Fábricas Vegetais Inteligentes. Ele tem se dedicado à pesquisa científica na área de engenharia de agricultura de instalações, alcançando múltiplos resultados inovadores em fábricas vegetais inteligentes, agricultura vertical inteligente, soluções de baixo custo e produção em escala industrial de hortaliças folhosas, contribuindo significativamente para a construção de um sistema tecnológico central para fábricas vegetais com direitos de propriedade intelectual independentes da China.

植物工厂无需泥土不洒农药，不受自然环境影响，通过模拟植物所需的光照、温度、营养等要素，在完全工厂化的条件下进行连续生产。它可以建在、荒漠、戈壁、海岛、水面、摩天大楼等各种地点，甚至在地球以外也能大显身手，是航天工程星际探索中实现食物自己的重要手段。作为设施农业的高级阶段，植物工厂不仅能为保障居民菜篮子的供应提供有效补充，也能成为农民致富和产业振兴的重要抓手。

As fábricas de plantas são consideradas uma subversão dos métodos agrícolas tradicionais, representando a direção futura da agricultura. Elas exigem um ambiente totalmente controlável e possuem três elementos centrais: Primeiro, fontes de luz artificial devem substituir a luz solar, e o cultivo com solução nutritiva deve substituir o solo; Segundo, ambientes de temperatura, umidade e dióxido de carbono controláveis; Terceiro, é necessário equipamento inteligente. Com esses três elementos centrais, a produção de alimentos pode ser realizada em condições fabris.

Primeiro, as sementes devem ser preparadas e depois semeadas em uma bandeja de mudas com furos. Através de um processo de germinação de 2~3 dias, as sementes são transformadas em pequenas plântulas, que são então enviadas ao viveiro para cultivo adicional.

Após 12 a 14 dias, uma vez que as mudas tenham crescido, podem ser transplantadas para bandejas de cultivo e levadas ao laboratório de cultivo.

Após cerca de 20 a 22 dias, quando vegetais folhosos como alface atingem um peso de aproximadamente 100 a 120 gramas, podem ser colhidos, embalados e enviados ao mercado. Teoricamente, quase todas as culturas podem ser produzidas em ambiente de fábrica de plantas.

Desde o século XXI, temos enfrentado vários desafios, incluindo o crescimento populacional, a redução das terras agrícolas e o envelhecimento severo da força de trabalho agrícola. Esses três desafios representam um sério desafio para nossa segurança alimentar e garantia alimentar.

As fábricas de plantas encontraram algumas vias eficazes para a nossa futura segurança alimentar. Podemos aumentar significativamente a capacidade de produção de alimentos; em comparação com a terra, o rendimento por unidade de área das fábricas de plantas pode atingir mais de 40 vezes o da terra.

Se no futuro construirmos um edifício de agricultura vertical de cerca de 30 andares, digamos 30×40, então nossa capacidade de produção alcançaria aproximadamente 1200 vezes.

Uma fábrica de plantas equivale à produção de alimentos em um ambiente industrializado, utilizando muitos métodos técnicos mecanizados e automatizados. Isso torna o trabalho relativamente fácil, atraindo um grande número de jovens para se dedicarem à agricultura.

Outro ponto de grande preocupação para todos é a existência de algumas visões incorretas na sociedade, alegando que os vegetais cultivados em fábricas de plantas ou usando cultivo com solução nutritiva são prejudiciais. Na verdade, realizamos muitos testes: os resíduos de 221 tipos de pesticidas foram todos zero, os resíduos de vários metais pesados também foram zero, e alguns microrganismos patogênicos também foram zero. Portanto, os vegetais produzidos em nossas fábricas de plantas podem ser consumidos com segurança.

As fazendas verticais também são um meio de apoio muito importante para o desenvolvimento futuro das nossas cidades. Se tivermos certas capacidades de auto-suficiência alimentar em locais como comunidades e residências, e pudermos garantir o fornecimento de alimentos por alguns dias ou um curto período, aliviarão grandemente o pânico em relação aos alimentos, especialmente vegetais frescos, causado por várias pandemias e desastres naturais.

Além disso, em ambientes especiais como desertos e regiões extremamente frias, ou durante a exploração espacial, também podemos usar fábricas de plantas para resolver alguns dos nossos desafios de fornecimento de alimentos.

Nas fases iniciais das fábricas vegetais, as culturas cultivadas eram principalmente hortaliças, flores, frutas, plantas funcionais, etc. Como surgiu a ideia de cultivar arroz? Yang Qichang disse: "Uma vez, o acadêmico Qian da Academia Chinesa de Ciências tinha algumas variedades de arroz muito anãs e especialmente desejava utilizá-las para um cultivo vertical em múltiplas camadas. Mais tarde, após nossa exploração, descobrimos que enquanto o arroz normalmente leva mais de 120 dias para ser colhido em condições de campo aberto, usando nossos métodos técnicos em um ambiente de fábrica vegetal, podemos cultivar arroz em apenas 60 dias. Este é um resultado muito interessante."

Nosso laboratório concluiu agora seu trabalho. Para o trigo, podemos colher em aproximadamente 60 dias, enquanto o trigo original exigia mais de 120-150 dias. No entanto, para os feijões-verdes, também podemos colher em cerca de 60 dias. Da mesma forma, para a soja, que estamos cultivando atualmente, o ciclo é de cerca de 60 a 70 dias, permitindo-nos colhê-las também.

O desenvolvimento das fábricas de plantas na China começou relativamente tarde, iniciando a exploração por volta de 2002, abrangendo menos de 20 anos. No entanto, o caminho da China foi mais suave porque efetivamente pulamos as eras da Lâmpada de sódio de alta pressão e Lâmpada fluorescente, avançando diretamente para a terceira era, que chamamos de era LED. Aproximadamente 52% do custo total de uma fábrica de plantas provém do consumo de energia elétrica; dentro desse consumo, 60% é atribuído às fontes de luz e 35% ao ar condicionado.

Portanto, para resolver os principais gargalos tecnológicos das fábricas de plantas, devemos primeiro resolver o problema do consumo de energia das fontes de luz e, em seguida, o do ar condicionado.

Em 2005, durante minha visita à Universidade Martin na Europa, um dia fui acompanhado por um colega a um laboratório que usava painéis de luz LED com fontes de luz vermelha e azul alternadas para cultivar alfaces muito bonitas. Isso teve grande impacto em mim.

Descobrimos que há muitos anos, um fisiologista vegetal desenhou uma curva chamada curva de absorção do espectro das plantas. Essa curva mostra que os principais picos de absorção das plantas estão na região da luz azul de 400 a 500 nanômetros e na região da luz vermelha de 600 a 700 nanômetros, com seus dois picos ótimos em 450 nanômetros e 660 nanômetros. Com essa referência, podemos prosseguir com o desenvolvimento de LED.

Posteriormente, propusemos o conceito de receitas de luz, explorando os efeitos da luz vermelha distante, luz ultravioleta, etc., no crescimento das plantas, incluindo a direção da irradiação luminosa: que efeito tem iluminar por baixo da planta em seu crescimento?

Atualmente, o custo das fábricas de plantas ainda é relativamente alto. Um estudo de caso de uma fábrica comercial de plantas em Pequim com uma área de 2.400 metros quadrados vende atualmente seus produtos para restaurantes e supermercados conhecidos em Pequim. No geral, o custo é de aproximadamente 24 iuanes por quilo. No futuro, à medida que a tecnologia das fábricas de plantas avançar, os custos poderão ser reduzidos ainda mais.

Em relação à questão da eficácia luminosa e do consumo de energia mencionada anteriormente, os cientistas chineses fizeram esforços incansáveis. Agora reduzimos o consumo energético total dos originais 31-42 kWh por quilo de vegetais para aproximadamente 8,25 kWh. Atualmente, o padrão internacional permanece acima de 10 kWh. Portanto, esta inovação tecnológica fornece um forte suporte técnico para a aplicação em larga escala das fábricas de plantas no futuro.

No entanto, o valor teórico que calculamos ainda pode diminuir, chegando a cerca de 4~5. Isso significa que, no futuro, 1 kg de vegetais poderá ser produzido usando apenas 4~5 kWh de eletricidade.

另外我们还有一个很有意思的研究，就是说植物工厂里的从小苗子、长到大苗子这个过程大概有20多天的时间，小苗子很小，如果你在全生育期都用同样的一个光去照的话，其他的地方就是浪费的。如果我们把一个光聚到植物体上去照，它小的时候给它小一点，大的时候光斑大一点，这样的话我们也可以节省50%左右的能耗。

Além disso, testamos a conversão de uma linha laser em uma superfície e, em seguida, sua difusão. Seu consumo de energia é apenas de 1/3 a 1/5 do LED, por isso os lasers são considerados uma fonte de luz muito promissora para o futuro.

Os avanços na tecnologia de fábricas vegetais e o surgimento dessas fábricas deram origem a muitas indústrias. Por exemplo, a indústria de iluminação vegetal: atualmente, nossa indústria de iluminação vegetal representa cerca de 80-90% da quota global. No ano passado, exportamos lâmpadas no valor de aproximadamente 450 milhões de dólares; o uso doméstico de lâmpadas vegetais é de cerca de 2 bilhões de yuanes. Esta escala ainda não é grande, mas crescerá significativamente no futuro.

假想一下，我们未来可能在很多城市建立这种城市的垂直农场，比如说在北京我们建立一栋大概30层左右的垂直农场，一年的产菜的量大概是1.08万吨，就可以供应周围的4万人一年的蔬菜，所以说这个是非常可观的。

Os funcionários aposentados ainda possuem capacidades físicas; no futuro, poderemos visitar fazendas verticais para participar em atividades laborais. Por um lado, isso proporciona exercício físico e mental, enquanto, por outro, oferece colheitas tangíveis. Além disso, o desejo dos residentes urbanos de experimentar a agricultura pode ser atendido por meio de equipamentos compactos de cultivo de hortaliças em casa. Isso não apenas satisfaz sua demanda por vegetais frescos, mas também promove um senso de participação, imersão e felicidade.

Fonte do artigo: CCTV.com, compilado e publicado pela Rede de Iluminação Agrícola.