Niepozorne, ale działa. Półprzezroczysta igła, cieńsza niż włos, wykonana z materiału, który zwykle kojarzymy z odzieżą, a nie z plonami. Ale to właśnie ona – mikroskopijna struktura z jedwabiu – może być odpowiedzią na pytanie, które rolnicy zadają od lat: jak precyzyjnie dostarczać roślinom to, czego potrzebują, bez zalewania gleby tonami chemii?
Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że jedwab nie pasuje do upraw. Zbyt delikatny, zbyt kosztowny, zbyt... elegancki. Ale w laboratoriach Massachusetts Institute of Technology, gdzie forma nie istnieje bez funkcji, to właśnie jedwab – a konkretnie jego strukturalne białko, fibroina – okazał się idealny.
Wstrzyknięcie substancji odżywczych do roślin to nie nowy pomysł, ale dotychczas brakowało narzędzia, które nie uszkadzałoby tkanek i nie zostawiało śladu w środowisku. Metalowe i plastikowe igły były zbyt sztywne, zbyt trwałe. Jedwabne mikroigły działają inaczej: wnikają w tkankę przewodzącą łodygi, a potem powoli się rozpuszczają. Znika nośnik, ale składniki zostają – dokładnie tam, gdzie mają być. I co ważne, nie zostawia w środku toksyn.
Zastosowanie technologii nie wymaga zaawansowanej aparatury. Mieszanka jedwabiu i soli trafia do form, odparowuje, a sól zostaje wypłukana, pozostawiając puste w środku igiełki. W ich wnętrzu znajduje się substancja – nawóz, witamina, mikroskładnik – gotowa do powolnego uwalniania.
Tradycyjne metody nawożenia i ochrony roślin to działania o dużym rozrzucie. Opryski, granulaty, rozsiewacze. Cząstki trafiają do gleby, unoszą się w powietrzu, spływają z deszczem do wód gruntowych. Według badań tylko niewielki procent trafia tam, gdzie trzeba – do liści, do łodyg, do owoców.
Jedwabne mikroigły przylegają do roślin, a aktywna substancja nie znika w środowisku. Wstrzyknięte żelazo do pomidorów zadziałało po kilku dniach – bez zżółknięcia i bez martwicy łodyg. Dawka była niewielka, ale precyzyjnie podana. Technika po pierwsze: ekonomiczna. Po drugie: doskonale wycelowana.
Jeśli mikroigły mogą zmniejszyć zużycie nawozów o połowę, a plony zwiększyć choćby o pięć procent, rachunek staje się prosty. Nawet bez zmiany reszty procesu, taka efektywność robi różnicę – zwłaszcza na dużych areałach. A mamy coraz więcej problemów z efektywnością upraw przez zmiany klimatu. I teraz odpowiedzmy sobie na pytanie: czy rzeczywiście stać nas na to, aby nie próbować takich innowacji?
Gdy zespół z MIT wstrzyknął witaminę B12 do pomidorów szklarniowych, chciał sprawdzić, czy możliwa jest biofortyfikacja "od środka". B12 – niemal całkowicie nieobecna w roślinach – przemieściła się z łodygi do owocu. Bez oprysków i bez wzbogacania po zbiorach.
Mamy więc dowód na to, że mikroigły mogą działać także w drugą stronę – jako narzędzie wzbogacania żywności dla populacji żywiących się głównie roślinnie. Cynk, jod, kwas foliowy – wszystkie te składniki, dziś dodawane do mąki czy płatków śniadaniowych, mogą trafić do warzyw jeszcze w czasie wzrostu.
Potencjał jest szerszy niż jedynie pomidory. Naukowcy już testują truskawki i papryczki chili, szukając optymalnych punktów aplikacji i czasów uwalniania. Rolnictwo może zacząć działać jak farmacja – z dawkowaniem, nośnikiem i biodostępnością.
Mikroigły mogą też działać odwrotnie – pobierać, a nie podawać. W próbach hydroponicznych wykorzystano je do ekstrakcji soków z łodyg pomidorów. Piętnaście minut po ekspozycji na kadm czujniki wykryły jego obecność. Takie bezinwazyjne sondy mogą pracować w cyklu ciągłym. Bez potrzeby ponownego nakłuwania i bez uszkodzeń. Z odpowiednim zestawem sensorów i robotem patrolującym rzędy – możliwy jest monitoring w czasie rzeczywistym. Precyzyjny jak w laboratorium, ale dostępny w szklarni.
System może ostrzegać, zanim pojawią się widoczne objawy stresu roślin. To moment, w którym nie marnuje się jeszcze energii na ratowanie – tylko odbywają się działania prewencyjne.
Czy to się opłaci? Kokony jedwabników już teraz służą do produkcji nici chirurgicznych. Fibroina nie jest więc egzotyczna. Koszt surowca to kilka centów za igłę. Jedno gospodarstwo szklarniowe może zwrócić koszt mikronakłuwania w ciągu jednego sezonu. Przy zaledwie kilku procentach wzrostu plonów. Jeśli technologia trafi do masowej produkcji, koszt pojedynczej igły spadnie jeszcze bardziej.
Czytaj również: Klasyczne rolnictwo idzie do lamusa. Nowa metoda podbija pola
Ale trzeba jeszcze przekonać rolników. Że igły się nie zatykają. Że nie pękają przy zbiorach. Że można je wdrożyć do automatyzacji – podłączyć do istniejących ramion, dronów, robotów. I że dodatkowy krok w produkcji przekłada się na realny zysk. Pierwsze testy terenowe ruszają w nadchodzącym sezonie. Obejmą nie tylko wzrost plonów, ale też czas pracy, pozostałości substancji i odporność mechaniczną.
Na horyzoncie widać już kolejne zastosowania. Igły mogą być zintegrowane z klipsami do sadzonek – jeden ruch ręki i jednocześnie wszczepienie nawozu, witaminy i czujnika. W projektach zalesiania mogą dostarczać hormony wzrostu, a w uprawach towarowych – szczepionki przeciw wirusom. Doskonale to wygląda, prawda? Więc idźmy w to.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
