Ing sisih mangulon sing garing ing tulang Arizona, ing endi cekungan Kali Colorado ketemu karo Gurun Mojave, lenggah 11,000 hektar alfalfa, sorghum, gandum, lan sukatan Sudan sing kalebu suku Indian River Colorado (CRIT), kabeh bakal ditrapake lan didol kanggo panganan kewan. Kanggo tuwuh apa wae ing kene, ngilekake banyu iku kudu. Kurang saka seprapat inchi udan ing taun iki, miturut Josh Moore, sing ngatur peternakan kasebut kanggo suku kasebut.
"Pesenan kasebut disiyapake ing sistem irigasi banjir sing wis ketinggalan jaman," ujare Moore. Jaringan kanal sing dibangun ing abad kaping 19 ngirim banyu saka Kali Colorado, sawijining sistem sing katon kaya ide sing luwih apik sadurunge tlaga banyu mlebu ing kahanan garing lan kurang banyu sing terus-terusan. Sanajan kanal nyuplai banyu cukup kanggo nyukupi kebutuhan tani CRIT saiki, suku-suku kasebut ngrancang mangsa sing luwih panas lan garing. Musim iki, tabung plastik ireng bisa ditemokake nalika atusan deretan sorghum: eksperimen karo irigasi microdrip sing bisa nyuda mundur total peternakan saka banyu sing akeh banget.
Ing saindenging jagad, umume panen gumantung mung udan kanggo banyune, nanging ing papan sing kurang udan, kita kepeksa ngilekake banyu. Sanajan ana inovasi sing diwiwiti ing pertanian ing taun-taun pungkasan, wiwit Traktor sing dipandu GPS kanggo bibit sing rekayasa kanthi genetis, 85% kabeh irigasi isih ditindakake kanthi ngeculake banyu akeh ing sadawane lapangan, meh padha karo cara ditangani 4,000 taun kepungkur ing Mesopotamia.
Irigasi banjir tetep mandheg amarga murah, nanging saka perspektif sumber daya alam, larang banget. Udakara 70% banyu dadi limbah, lan tanduran sing wis ditanggulangi bisa gagal kanthi maksimal. Pupuk sing keluwih digawa metu saka banyu, banyu kontaminasi, lahan basah, lan tlaga.
Irigasi microdrip mesthine bisa ngatasi kabeh. Ing taun 1930-an, insinyur enom jenenge Simcha Blass weruh wit sing tuwuh luwih dhuwur tinimbang liyane ing jajaran sing padha; nalika katon luwih cedhak, dheweke nemokake manawa oyot kasebut diwenehi panganan saka bocor cilik saka pipa irigasi ing sacedhake. Pirang-pirang taun mengko, wong Israel nggunakake konsep kasebut kanggo nggawe sistem irigasi tetes plastik sing bakal didol kanthi jeneng merek Netafim. Iku tetep dadi pimpinan global ing sektor kasebut.
Saiki, ana atusan perusahaan irigasi netes, nanging teknologi kasebut ditrapake kanggo kurang saka 5% hektar irigasi sacara global, biasane kanggo panen tiket gedhe kayata almond, anggur anggur, lan tomat. Faktor watesan yaiku biaya. Minangka sistem sing saiki dirancang, meksa nindakake perkara banyu liwat pipa atusan kaki mbutuhake akeh kekuwatan, sing diwenehake para petani nganggo pompa; listrik yen duwe tenaga ing kebon, versi diesel karbon-belching yen ora. Jalur dripper uga gampang disumbat dening partikel silt utawa alga sing ana ing banyu alami, mula kudu disaring, sing nambah biaya liyane. Setup persiyapan paling sethithik $ 2,000 acre, ditambah tagihan energi. Kanggo tanduran sing regane murah kayata katun utawa alfalfa, irigasi netes ora mbayar.
Persiyapan microdrip digunakake dening CRIT Farms, regane kurang saka $ 400 sak hektar kanggo dipasang, lan tekanan sing dibutuhake diwenehake kanthi gravitasi, sing duwe kaluwihan bebas lan netral karbon. Kanggo pengamat sembrono, sistem kasebut ora katon kaya. Nanging kanggo Moore, ide tetes irigasi kanggo pakan kewan ora kalebu revolusioner. Nganggep, mesthine bisa sukses.
"Nalika sumur iki garing, kita ngerti regane banyu," tulis Benjamin Franklin ing edhisi 1746 ing Almanack Richard sing Ala. Dheweke ora ngerti separo. Populasi global dina iki ana 10 kali luwih akeh tinimbang sadurunge, lan sumber banyu tawar mudhun. Babi banyu paling gedhe saiki yaiku tetanen, sing meh sithik panggunaan telung perempat panggunaan global.
Tandha kekurangan banyu ana ing sekitar kita, saya tambah nguwatirake saben taun kepungkur. Ing wulan Agustus, kaping pisanan ing sejarah, Kali Colorado dinyatakake pamrentah AS dadi ing kahanan kekurangan, nyebabake pemotongan pasokan kanggo sawetara 40 yuta wong sing gumantung. Lima yuta wong entuk kabecikan banyu saka Proyek Arizona Tengah (CAP), sarana umum sing ngirim banyu kali liwat kali saka pinggir kulon Arizona nganti 80% pedunung negara kasebut.
Chuck Cullom, manajer program Sungai Colorado ing CAP, wis ngenteni pirang-pirang dekade kepungkur kanggo nemokake opsi kanggo nambah pasokan banyu Arizona, kalebu teknologi pangolahan banyu limbah lan gadget sing nulungi para pelanggan kutha bisa nggunakake. Ing 2019, ing sawijining konferensi ing Tel Aviv, Cullom ketemu eksekutif saka wiwitan irigasi Israel sing diarani N-Drip, sing nggawe sistem sing njanjeni tabungan banyu drastis tanpa biaya sing larang. "Aku superskeptis," ujare Cullom. "Kayane kaya solusi unicorn."
Nanging pertanian nyebabake mayoritas panggunaan banyu tawar Arizona, mula Cullom gelem nyoba N-Drip. Ing taun 2020, CAP nyedhiyakake sistem kasebut menyang CRIT Farms kanggo digunakake ing 40 hektar sorghum. Dheweke nemokake yen nyuda panggunaan banyu dadi loro, sanajan nambah kualitas panen: asil sing nggegirisi, sanajan ing skala sing sithik. Ing taun iki, CAP nggedhekake pilot udakara 200 hektar sorghum lan katun ing Arizona, lan, yen kabeh bisa mlaku, ngarep-arep bisa nggunakake sistem kasebut kanthi regional ing taun 2023, terus nutupi biaya peralatan kanggo para petani sing nginstal.
N-Drip minangka ide ide saka Uri Shani, profesor fisika lemah ing Universitas Ibrani Yerusalem lan mantan ketua panguwasa banyu Israel. Dheweke siyap pitung taun kepungkur kanggo nyipta sistem irigasi microdrip sing cukup murah supaya bisa dimangerteni ora mung kanggo salad lan woh wohan, nanging uga panen komoditas kayata kedele lan jagung, sing akeh ngasilake output tetanen ing saindenging jagad.
"Reaksiku sing pertama, mesthine iki bakal ngowahi jagad, nanging ora bakal bisa sukses"
Shani yuswa 72 taun, kanthi rambut cendhak uyah-mrica, kacamata rim kawat, lan pola avuncular. Dheweke lair ing taun 1950, ing kibbutz ngalami kekarepan sing khas ing negara sing garing sing duwe swasembada kanggo tetanen. "Bapakku yaiku insinyur sing kerja utamane ing banyu. Aku tansaya gedhe mikir babagan solusi banyu lan banyu sajrone uripku, ”ujare Shani, ngomong karo Zoom saka kantor N-Drip ing Tel Aviv.
Sawise ngrampungake jabatan militer karo unit komando elit, Shani pindhah menyang Universitas Ibrani, lembaga riset utama Israel, lan entuk gelar master ing fisika lemah. Kanggo Ph.D. kerja, dheweke pindhah menyang Kibbutz Yotvata, ing ara-ara samun ing sisih kidul kidul Israel. Wilayah iki udan kurang saka sak inci udan saben taun lan mung duwe banyu soko njero lemah kanggo irigasi: wates njaba pertanian. Dheweke wiwit ing kana minangka siswa kelas lan pungkasan ngatur kibbutz.
Shani banjur dadi profesor, lan ing taun 2006 dheweke dadi kepala pertama panguwasa banyu Israel sing nembe digawe. Peran kasebut rumit, kalebu rekayasa, manajemen, politik, lan ekonomi, lan dheweke melu negara kasebut ngalami kekeringan paling gedhe. Investasi turi biaya shani kanggo daur ulang banyu lan desalinasi. Kanggo mbayar, dheweke kanthi signifikan - lan kontroversial - ngundhakake rega banyu.
"Ing saindenging jagad, alesan kenapa akeh masalah banyu yaiku sawetara negara sing siyap ngisi rega regane konsumen," ujare Seth Siegel, kepala pejabat keberlanjutan N-Drip lan panulis buku laris New York Times 2015, Ayo Ana Banyu, sing nyritakake munggah Israel minangka pimpinan konservasi banyu lan teknologi. Ing 2012, Shani ninggalake kantor karo Israel kanthi turah banyu tawar. "Iku luar biasa apa sing ditarik."
Warga swasta maneh, Shani wiwit mikir babagan ancaman kekurangan banyu ing saindenging jagad. Luwih saka seprapat pedunung ing donya urip ing negara-negara sing tekanan banyu, lan Perserikatan Bangsa-Bangsa ngramalake manawa kekurangan banyu bisa ngilangi 700 yuta wong ing pungkasan dasawarsa. Kontribusi sing paling penting sing bisa ditindakake, yaiku mutusake kanggo mbantu irigasi netes dadi utama. Tegese nggawe sistem sing mlaku tanpa saringan lan pompa.
Kanggo ngerti tantangane Shani, sampeyan luwih dhisik kudu ngerti apa sing kedadeyan ing garis dripper plastik ireng sing asor kasebut. Ing sadawane siji, ana seri bolongan, lan dipasang ing njero bolongan ana widget plastik sing ukurane Tic Tac, diarani emitor. Banyu pindhah liwat saluran sing kaya sempit, kaya jambul ing njero emitor, diatur supaya metu ing tetesan sing diukur. Resistensi sing diprodhuksi dening emitor kasebut dadi sebabé tekanan banget dibutuhake kanggo mindhah banyu saka pucuk lapangan menyang sisih liyane ing sistem tradisional.
Shani ngemot jinis emitor sing anyar, sing ora menehi resistensi nganti tekanan banyu sing diwenehake kanthi gravitasi mung ditrapake sajrone keturunan 1- nganti 2 kaki saka saluran irigasi menyang lapangan ngisor - bakal cukup kanggo nyengkuyung kabeh banyu cara mudhun atusan kaki tubing lan metu ing lemah. Kaping pisanan, dheweke nyoba nganggo tenunan plastik lan serat logam dadi macem-macem struktur kisi telung dimensi. Nanging nalika mlaku-mlaku ing sawijining dina, jarene, trobosan kasebut: Tinimbang saluran zigzag, emitor bakal kalebu rod sing digantung ing njero silinder, kanthi banyu sing mili liwat bentuk tabung sing digawe ing antarane. Beda karo emitor tradisional, saiki ora ana siji-sijine partikel puing sing bisa ngalangi aliran banyu. "Boom," ujare Shani. "Aku pancen yakin bakal bisa. Banjur kita ngembangake kabeh matématika. ”
Sawise nggawe konsep sing cocog, Shani kudu nggawe komersialisasi. Dheweke ngubungi Eran Pollak, mantan pejabat kementerian keuangan sing kerja bareng dadi ketua banyu, lan ujar marang Pollak yen dheweke nemokake irigasi tetes sing mung nggunakake gravitasi. Pollak ora precaya. Dheweke wis gedhe ing kibbutz, lan dheweke ngerti babagan irigasi; ora ana sing diarani netes tekanan nol.
"Reaksiku sing pertama, mesthine iki bakal ngowahi jagad, nanging ora bakal bisa digunakake," ujare Pollak. Dheweke ketemu karo Shani ing kantor pusat N-Drip, sing nalika semana dadi kantor cilik ing mall pusat ing pinggiran Tel Aviv. Shani nggawa dheweke menyang gudang. "Pipa 20 meter, kanthi manual dipasang, ngeculake banyu ing lemah saka sampah plastik cilik," ujare Pollak. "Iki ana ing tataran dhasar sing paling bisa dibayangake, nanging iki minangka menit nalika aku ngerti bisa sukses." Pollak mlebu dadi kepala pejabat eksekutif.
N-Drip masang uji coba lapangan resmi kaping pisanan ing pungkasan taun 2017, ing tebu limang hektar ing Eswatini (biyen Swaziland), narik banyu langsung saka kali. Dheweke nemokake manawa sistem kasebut ora mung bisa digunakake lan nggunakake kurang banyu, nanging uga nambah panen panen nganti 30%. Kanthi asil sing nyemangati, N-Drip pindhah menyang uji coba sing luwih gedhe ing Australia lan AS, lan saiki wis berkembang menyang 17 negara, saka Vietnam menyang Nigeria. Yen sesanti Shani bisa ditampilake, N-Drip bisa dadi modern kanggo nggawe modern pirang-pirang peternakan, lan ngowahi konsumsi banyu tawa kanthi global.
Nganti saiki, N-Drip nglumpukake pendanaan $ 25 yuta, lan sisteme digunakake kanggo atusan petani kanthi ukuran 4,000 hektar, wiwit katun nganti kentang nganti kedele. Nanging Shani isih kudu nempuh dalan yen dheweke arep ngonversi 600 yuta hektar sing diiloni banjir bumi, lan dalan saka gudang kebon nganti solusi irigasi global bakal akeh alangan.
Amarga N-Drip ora nggunakake filtrasi, umume hiccup saiki ana hubungane karo samubarang sing ora dikarepake sing bisa ditemokake ing banyu ing peternakan. Wiwitan ing sawijining sidhang, petani California ngubungi N-Drip kanthi gupuh kanggo ujar manawa sisteme wis ora berfungsi maneh. Nalika Shani tekan, dheweke nemokake iwak ukuran driji telekane nyumbatake salah sawijining pipa. Gumpalan ganggang ijo nindakake perkara sing padha ing peternakan ing Kazakhstan. Saiki, tank banyu N-Drip dilengkapi jaring kanggo njupuk kabeh jinis tanduran lan kewan.
Ing srengenge manggang Arizona, ing wilayah sing duwe banyu sing akeh banget mineral, garis-garis dripper dadi panas nganti kalsium karbonat dadi panas, nutupi emitor ing limesel kaya ing njero teko Inggris. Sing nyebabake N-Drip nggawe protokol kanggo ngubur garis kasebut ing lapisan lemah sing lancip supaya adhem lan nggunakake empuk ing banyu hard.
David Midmore, profesor emeritus ilmu tanduran ing Australia Central Queensland University lan ahli irigasi microdrip, ujar manawa N-Drip pancen ngrencanakake nggayuh 500 juta petani skala cilik ing donya, lan dudu mung petani sing gedhe lan canggih, sukses ora mung gumantung ing ngrancang teknologi sing bener, nanging uga investasi ing pendidikan sing penting. lan dhukungan. "Penting banget manawa para petani diajari cara sing bener kanggo tetes irigasi, duwe ukuran banyu sing gampang ing lemah, lan kepiye ora kakehan utawa ora ngilekake banyu," ujare. "Iku ora mung latihan, nanging tindakake."
N-Drip negesake manawa peternakan cilik minangka bagean penting saka misi kasebut. "Yen petani sing sugih ing Australia nambah panen nganti 47%, mula luwih becik, bukak Champagne, plancongan taun luwih anyar," ujare Siegel, kepala petugas keberlangsungan perusahaan. "Nanging yen petani subsisten nambah panen, lan dheweke duwe luwih akeh panganan sing bisa dipangan lan akeh panganan sing bisa didol, bakal ngowahi kulawarga lan komunitas kasebut."
Kanggo ngrampungake, nalika pandemi Covid-19 diluncurake ing taun 2020, nempatno proyek sing nguntungake ing AS lan Australia, N-Drip nggawe pabrik kit 1 hektar sing dirancang kanggo pangguna kasebut. Sistem DIY iki teka kanthi tautan menyang video YouTube lan gambar garis Ikea-esque sing gampang kanggo nuntun petani liwat instalasi.
N-Drip uga wis nggawe sensor lemah tertutup, diarani N-Drip Nyambung, sing ngawasi kahanan tanduran lan lemah lan ngirim petani pituduh wektu nyata liwat aplikasi smartphone nalika irigasi lan pupuk. Sensor uga menehi umpan balik menyang tim agronomis perusahaan, saengga bisa tetep tetep bisa ngatasi kahanan lapangan.
Tantangan liyane kanggo N-Drip bakal terus ekonomi. Sistem kasebut bisa diinstal kanthi sekedhik biaya sistem netes bertekanan konvensional, tanpa biaya energi sing isih ana, nanging banyu gratis utawa subsidi banget kanggo umume petani global. Sanajan sawetara, kayata petani katun Australia, bisa uga gelem nandur modal supaya bisa nglindhungi sumber daya sing suda kanthi cepet, akeh petani cilik ing donya ora bisa mbayar biaya tambahan sing murah.
"Pasar petani minangka pasar sing gedhe, lan sing bisa nguntungake paling akeh saka sistem kita, nanging angel banget kanggo usaha yen ora duwe mitra sing akeh lan mapan," ujare Pollak. N-Drip mbayangake nyedhiyakake sistem kasebut marang para petani utamane liwat lembaga nirlaba, lembaga pamrentah, lan perusahaan gedhe sing nggawe janji kelestarian. Eksekutif kasebut ujar manawa kesempatan kasebut, ing wektu sing cedhak, bisa diukur kanthi atusan ewu hektar lahan pertanian.
Tuladha awal kemitraan iki yaiku PepsiCo Inc., sing kontrak langsung karo 40,000 petani kanggo bahan-bahan kayata jagung, gandum, lan kentang, lan wis nemtokake tujuan kanggo nambah efisiensi panggunaan banyu pertanian 15% ing taun 2025. PepsiCo nggunakake teknologi N-Drip karo sawetara petani ing India, Vietnam, lan AS, lan nyumurupi panen panen sing luwih apik kanthi kurang input pupuk lan 50% kurang banyu sing dikonsumsi mungsuh irigasi banjir.
Peter Gleick, presiden lan emeritus Institut Pasifik, lembaga riset nirlaba sing fokus ing masalah banyu tawar, negesake manawa mbesuk nalika irigasi, penting banget supaya kita ora kelalen ndeleng gambaran gedhe kasebut. Ngowahi lapangan katun utawa alfalfa kanggo netes irigasi minangka langkah ing arah sing bener, nanging pitakon sing luwih gedhe katon: Apa kita kudu nandur tanduran ing iklim sing garing wiwit wiwitan? "Kita kudu ngobrol kanthi nyata babagan apa sing bisa tuwuh ing Kulon sing langka banyu, uga obrolan babagan tuwuh apa sing kita pilih kanggo tuwuh kanthi luwih efisien lan luwih tliti," ujare. "Teknologi iki bisa uga mbantu masalah kaping pindho, nanging teknologi kasebut ora bakal bisa mbantu sing pertama lan luwih politik."
Gleick nyathet manawa ana obyek sing kudu obyektif nggunakake banyu ngombe larang kanggo tanduran kanggo pakan kewan, lan liyane kanggo petani dheweke kudu ora budidaya. Mbalik ing CRIT Farms, Moore ujar manawa seneng menehi kontribusi kanggo riset sing dianggep penting banget kanggo masa depan pertanian ing wilayah kasebut. Taun ngarep dheweke rencana nggunakake sistem N-Drip kanthi tambahan hektar. Sanajan reservasi suku kasebut durung dikurangi kuota banyu, Moore ngerti manawa kekurangan bakal teka kanggo kabeh wong. "Kita kudu miwiti urip kaya sing kena pengaruh karo cutoffs kanggo tuku sawetara wektu," jarene. "Kanggo urip dadi masarakat, lan dadi bisnis, kita kudu ndeleng teknologi kaya iki."