על האגף המערבי היבש של אריזונה, שם אגן נהר הקולורדו פוגש את מדבר מוג'בה, יושבים 11,000 דונם של אספסת, דורה, חיטה ודשא סודן השייכים לשבטים ההודים של נהר הקולורדו (CRIT), כולם מיועדים לקציר נמכר למאכל בעלי חיים. כדי שכל דבר יצמח כאן השקיה היא חובה. פחות מרבע סנטימטרים של גשם ירדו עד כה השנה, לדברי ג'וש מור, המנהל את החווה בשם שבטו.
"ההזמנה מוגדרת על מערכת השקיית שיטפונות מיושנת למדי", אומר מור. רשת תעלות שנבנתה במאה ה -19 מספקת מים מנהר הקולורדו, מערכת שנראתה כמו רעיון טוב יותר לפני קו פרשת המים נכנס למצב בצורת מתמשך וחמור יותר. למרות שהתעלות מספקות מספיק מים כדי לענות על צרכי החקלאות של CRIT לעת עתה, השבטים מתכננים עתיד חם ויבש יותר. בעונה זו ניתן לראות צינורות פלסטיק שחורים מתרוצצים במורד מאות שורות של דורה: ניסוי עם השקיה במיקרו -טפטוף שיכול להפחית באופן קיצוני את נסיגות החווה מקו פרשת מים שעומס יתר על המידה.
ברחבי העולם, רוב הגידולים תלויים בגשם בלבד למימיהם, אך במקומות שבהם גשמים אינם מספיקים, אנו נאלצים להשקות. למרות כל החדשנות שעשתה את דרכה לחקלאות בשנים האחרונות, מ טרקטורים מונחי GPS לשתילים מהונדסים גנטית, 85% מכלל ההשקיה עדיין מתבצעת על ידי שחרור כמויות עצומות של מים על פני שטח השדה, פחות או יותר באותה הדרך שבה טופלו לפני 4,000 שנים במסופוטמיה.
השקיה במבול השתתקה מכיוון שהיא זולה במזומן, אך מבחינת משאבי טבע היא יקרה להפליא. עד 70% מהמים הולכים לפסולת, וגידולי מים מיותרים מדי עלולים להיכשל למצות את מלוא הפוטנציאל שלהם. עודף דשן נסחף על ידי הנגר, מזהמים נחלים, ביצות ואגמים.
השקיה במיקרו -דריפט הייתה אמורה לפתור את כל זה. בשנות השלושים הבחין מהנדס צעיר בשם שמחה בלאס בעץ שגדל הרבה יותר מהאחרים באותה שורה; כשהביט מקרוב, גילה ששורשיו ניזונים מדליפה זעירה מצינור השקיה סמוך. שנים לאחר מכן, הישראלי השתמש בקונספט ליצירת מערכת השקיה בטפטוף שנמכרה תחת שם המותג. נטפים. היא נותרה המובילה העולמית במגזר שלה.
כיום יש מאות חברות השקיה בטפטוף, אך הטכנולוגיה מיושמת על פחות מ -5% מהדונמים המושקים ברחבי העולם, בדרך כלל על גידולים בכרטיסים גדולים כגון שקדים, ענבי יין ועגבניות. הגורם המגביל הוא העלות. כפי שהמערכות מתוכננות כיום, דחיפת מים דרך צינורות בגובה מאות רגל דורשת הרבה כוח, שהחקלאים מספקים עם משאבות; חשמליים אם יש להם כוח בשדותיהם, גרסאות דיזל גועשות פחמן אם אין להן. קווי הטפטוף נוטים גם להיסתם על ידי חלקיקי סחף או אצות המצויים במים טבעיים, ולכן יש לסנן אותו, מה שמוסיף הוצאה נוספת. ההתקנה כולה מסתכמת לפחות 2,000 $ לדונם, בתוספת חשבונות אנרגיה. עבור גידולים בעלי ערך נמוך יותר כגון כותנה או אספסת, השקיה בטפטוף פשוט לא משתלמת.
ההתקנה של מיקרו-טפט בשימוש בחוות CRIT Farms עולה, לעומת זאת, פחות מ- $ 400 דונם להתקנה, והלחץ הנדרש מסופק כולו על ידי כוח הכבידה, שיש לו את היתרון בכך שהוא חופשי וחסר ניטור פחמן. בעיני המתבונן המזדמן, המערכת לא נראית הרבה. אבל בעיני מור, הרעיון של טפטוף יבולים למאכל בעלי חיים הוא לא פחות ממהפכני. בהנחה, כמובן, שזה באמת עובד.
"כשהבאר יבשה, אנו יודעים את ערך המים", כתב בנג'מין פרנקלין במהדורה של 1746 האלמנק של ריצ'רד המסכן. הוא לא ידע את חציו. האוכלוסייה העולמית כיום היא פי 10 ממה שהיתה אז, ומקורות המים המתוקים נמצאים בירידה. חזיר המים הגדול ביותר עד כה הוא החקלאות, המהווה כמעט שלושה רבעים מהשימוש העולמי.
סימנים של מחסור במים נמצאים סביבנו, והולכים ומדאיגים עם כל שנה שחולפת. באוגוסט, לראשונה בהיסטוריה, נהר הקולורדו הוכרז על ידי ממשלת ארה"ב כי הוא נמצא ב מצב של מחסור, מה שמוביל להפחתת ההיצע לכמה מ -40 מיליון האנשים התלויים בכך. חמישה מיליון מהם מקבלים את המים באדיבות פרויקט מרכז אריזונה (CAP), שירות ציבורי המספק מי נהר בתעלה מהקצה המערבי של אריזונה ל -80% מאוכלוסיית המדינה.
צ'אק קאלום, מנהל התכניות של נהר הקולורדו ב- CAP, בילה את העשור האחרון בבחינת אפשרויות להגדלת אספקת המים באריזונה, כולל טכנולוגיות לטיפול בשפכים וגאדג'טים המסייעים ללקוחות עירוניים לרסן את השימוש בהם. בשנת 2019, בכנס בתל אביב, פגש קולם בכיר מסטארט -אפ השקיה ישראלי בשם טפטוף N, שפיתחה מערכת שהבטיחה חיסכון דרסטי במים ללא העלויות האסורות. "הייתי סופר -ספקטי", אומר קאלום. "זה נשמע כמו פתרון חד קרן."
אבל החקלאות מהווה את הרוב המכריע של השימוש במים מתוקים באריזונה, ולכן קאלום היה מוכן לנסות N-Drip. בשנת 2020, CAP סיפקה את המערכת לחוות CRIT לשימוש על 40 דונם של דורה. הם מצאו שזה חותך את השימוש במים לשניים, תוך שיפור קל באיכות הגידולים: תוצאה מדהימה, אם כי בקנה מידה קטן מאוד. השנה, CAP הרחיבה את הפיילוט לכ -200 דונם של דורה וכותנה ברחבי אריזונה, ואם הכל ילך כשורה, מקווה לפרוס את המערכת באופן אזורי עד 2023, ולהמשיך לכסות את עלות הציוד לחקלאים המתקינים אותה.
N-Drip הוא פרי מוחו של אורי שני, פרופסור לפיזיקת קרקע באוניברסיטה העברית בירושלים ויו"ר לשעבר ברשות המים בישראל. הוא יצא לפני שבע שנים לתכנן מערכת השקיה במיקרו -טפטוף זולה מספיק כדי להיות הגיונית לא רק עבור חסה ופירות יער אלא גם גידולי סחורות כגון סויה ותירס, המהווים את עיקר התפוקה החקלאית בעולם.
"התגובה הראשונה שלי הייתה, כמובן שזה ישנה את העולם, אבל זה לעולם לא יצליח"
שני היא בת 72, עם שיער קצר ופלפל קצר, כוסות עם מסגרת חוטית ואופנועי. הוא נולד בשנת 1950, בקיבוץ סובל מחרדה מיוחדת לחיים במדינה צחיחה המחויבת לעצמאות חקלאית. "אבי היה מהנדס שעבד בעיקר על מים. גדלתי כשחשבתי על פתרונות מים ומים כל חיי ”, אומרת שני, מדברת בזום ממשרד N-Drip בתל אביב.
לאחר שסיים את שירותו הצבאי ביחידת קומנדו מובחרת, המשיך שני לאוניברסיטה העברית, מוסד המחקר הבולט בישראל, וקיבל תואר שני בפיזיקת קרקע. עבור הדוקטורט שלו עבודה, הוא עבר לקיבוץ יטבתה, במדבר בדרום הרחוק של ישראל. האזור יורד פחות מסנטימטר גשם מדי שנה ויש בו רק מי תהום מליחים לצורכי השקיה: הגבולות החיצוניים של החקלאות. הוא החל שם כסטודנט לתואר שני ובסופו של דבר ניהל את הקיבוץ.
שני הפך מאוחר יותר לפרופסור, ובשנת 2006 הופנה להיות הראש הראשון של רשות המים הישראלית שהוקמה לאחרונה. התפקיד היה מורכב, והשתרע על פני הנדסה, ניהול, פוליטיקה וכלכלה, והוא לקח על עצמו זאת כשהמדינה חווה את הבצורת החמורה ביותר אי פעם. שני השקעה במגדלי טורבו במיחזור מים והתפלתו. כדי לשלם על זה, הוא העלה באופן משמעותי - ובמחלוקת - את מחיר המים.
"ברחבי העולם, הסיבה לכך שיש כל כך הרבה בעיות מים היא שמעט מאוד מדינות מוכנות לגבות מהצרכנים את המחיר האמיתי", אומר סת 'סיגל, מנהל הקיימות הראשי של N-Drip ומחבר רב מכר בניו יורק טיימס לשנת 2015, שיהיו מים, המספר את עלייתה של ישראל כמובילה בתחום החיסכון והטכנולוגיה במים. בשנת 2012 עזבה שני את המשרד עם ישראל בעודף מים מתוקים. "זה היה יוצא דופן מה שהוא הוציא."
אזרח פרטי שוב החל שני להרהר על האיום הגובר במחסור במים ברחבי העולם. יותר מרבע מאוכלוסיית העולם מתגוררת במדינות עם לחץ מים, והאו"ם מעריך כי מחסור במים עלול לעקור 700 מיליון בני אדם עד סוף העשור. התרומה המשמעותית ביותר שהוא יכול לתרום, הוא החליט, תהיה לסייע להשקיית טפטוף להפוך למיינסטרים. המשמעות הייתה המצאת מערכת שרצה ללא מסננים ומשאבות.
כדי להבין את האתגר של שני, תחילה עליך להבין מה קורה בתוך אותם קווי טפטוף פלסטיק שחורים וצנועים. לאורך כל אחד יש סדרה של חורים, ובתוך כל חור יש יישומון פלסטיק בערך בגודל של טיק טאק, הנקרא פולט. מים עוברים בתוך תעלה צרה מאוד, דמויית מבוך בתוך הפולט, מוסדרים כך שהם יוצאים בטיפות מדודות. ההתנגדות שמייצרים אותם פולטים היא הסיבה לכך שנדרש לחץ רב כדי להעביר מים מקצה אחד של שדה לקצה במערכת מסורתית.
שני המציא סוג חדש של פולט, כזה שהציע התנגדות כה קטנה עד שלחץ המים המסופק מכוח הכבידה בלבד- שנצבר במהלך הירידה של 1 עד 2 רגל מתעלת ההשקיה לשדה שמתחת- יספיק להניע את המים כולם הדרך במורד של מאות רגל של צינורות ויוצאים לאדמה. ראשית, הוא התנסה בשזירת סיבי פלסטיק ומתכת למבני סריג תלת מימדיים שונים. אבל יום אחד, לדבריו, זה היה בטיול שהגיעה פריצת הדרך: במקום ערוץ זיגזג, הפולט שלו יהיה מורכב ממוט תלוי בתוך צילינדר, כאשר מים זורמים בצורת הצינור שנוצרים ביניהם. שלא כמו עם פולט מסורתי, כעת, חלקיק אחד של פסולת לא יכול לחסום את זרימת המים. "בום", אומרת שני. "הייתי משוכנע לחלוטין שזה יצליח. אחר כך פיתחנו את כל המתמטיקה ”.
לאחר שהתאים את הרעיון, שני היה צריך למסחור אותו. הוא יצר קשר עם ערן פולק, לשעבר בכיר במשרד האוצר שאיתו עבד בצמוד כיו"ר המים, ואמר לפולק שהמציא השקיה בטפטוף שהשתמש רק בכוח הכבידה. פולק היה סקפטי. גם הוא גדל בקיבוץ, והוא ידע על השקיה; לא היה דבר כזה טפטוף בלחץ אפס.
"התגובה הראשונה שלי הייתה, כמובן שזה ישנה את העולם, אבל זה לעולם לא יצליח", מספר פולק. הוא פגש את שני במטה N-Drip, שהיה אז משרד קטן בקניון חשפנות בפרבר תל אביב. שני הוביל אותו לסככה בחזרה. "זה היה 20 מטר של צינור, מודבק ידנית יחד, טפטף מים על הקרקע מפח זבל קטן מפלסטיק", אומר פולק. "זה היה בשלב הכי אלמנטרי שאפשר להעלות על הדעת, אבל זו הייתה הדקה שבה הבנתי שזה יכול לעבוד". פולק חתם כמנכ"ל.
N-Drip התקינה את ניסוי השטח הרשמי הראשון שלה בסוף 2017, על חמישה דונם של קנה סוכר באסוואטיני (לשעבר סווזילנד), ושואב מים ישירות מנהר. הם גילו שהמערכת לא רק עבדה והשתמשה פחות מים אלא גם הגדילה את תפוקת היבול ב -30%. עם תוצאות מעודדות ביד, N-Drip עברה לניסויים גדולים יותר באוסטרליה ובארה"ב, ומאז התרחבה ל -17 מדינות, מווייטנאם ועד ניגריה. אם החזון של שני יתממש, ל- N-Drip יש סיכוי למודרניזציה של מיליוני חוות נוספות ולשנות את צריכת המים המתוקים בעולם.
עד כה גייסה N-Drip 25 מיליון דולר, והמערכת שלה משמשת מאות חקלאים תמורת גידולים בשווי 4,000 דונם, החל מכותנה ועד תפוחי אדמה ועד פולי סויה. אבל לשני יש דרך ארוכה לעבור אם הוא מתכוון להמיר את 600 מיליון הדונמים המושקים של כדור הארץ, והדרך מהסככה לגינה לפתרון ההשקיה העולמי תהיה בעלת הרבה מכשולים.
מכיוון ש- N-Drip אינו משתמש בסינון, רוב השיהוקים עד כה היו קשורים לכל הדברים הלא צפויים שאפשר למצוא במים בחווה. בתחילת ניסוי אחד, מגדל קליפורניה יצר קשר עם N-Drip בבהלה ואמר כי המערכת שלו הפסיקה לתפקד. כששני הגיע, הוא מצא דג בסדר גודל של אצבעו המסתמת את אחד הצינורות. גוש אצות ירוקות עשה דבר דומה בחווה בקזחסטן. כעת, מיכלי המים של N-Drip מצוידים ברשת רשת כדי ללכוד כל מיני צמחים ובעלי חיים.
בשמש האפייה של אריזונה, באזור עם מים עשירים במינרלים במיוחד, התחממו קווי הטפטוף עד שזרם סידן פחמתי החוצה וציפה את הפולטים באבנית כמו בחלק הפנימי של קומקום בריק. זה הוביל את N-Drip לפתח פרוטוקולים לקבורת הקווים שלה בציפוי דק של אדמה כדי לשמור על קרירות ועל שימוש במרככים על מים קשים.
דיוויד מידמור, פרופסור אמריטוס למדעי הצמחים באוסטרליה אוניברסיטת קווינסלנד המרכזית ומומחה להשקיית מיקרו-טפטוף, אומר שאם N-Drip באמת מתכננת להגיע ל -500 מיליון חקלאים בקנה מידה קטן בעולם, ולא רק למגדלים מתוחכמים, ההצלחה תלויה לא רק בעיצוב הטכנולוגיה הנכונה אלא גם בהשקעה ניכרת בחינוך. ותמיכה. "חשוב מאוד שילמדו את המגדלים את הדרכים הנכונות לטפטוף, להשקות, שיהיו מדידות מים פשוטות באדמה ואיך לא להשקות יותר מדי או לא להשקות", הוא אומר. "זה לא רק אימון, אלא מעקב."
N-Drip מתעקשת כי חוות קטנות הן חלק מכריע במשימתה. "אם חקלאי עשיר באוסטרליה יגדיל את התשואה ב -47%, זה מצוין, פתח את השמפניה, צא לחופשה מהודרת באותה שנה", אומר סיגל, מנהל הקיימות הראשי של החברה. "אבל אם חקלאי קיום מגדיל את התשואה, ויש להם יותר אוכל לאכול ועוד מזון למכור, זה משנה את אותה משפחה ואת הקהילה הזו."
לשם כך, עם התפרצות מגפת הקוביד -19 בשנת 2020, והשהתה פרויקטים משתלמים בארה"ב ובאוסטרליה, N-Drip התפתחה לייצר ערכה של דונם המיועדת למשתמשים אלה. מערכת DIY זו מגיעה עם קישור לסרטון YouTube ושרטוטים פשוטים של קווי איקאה שינחו את החקלאי בהתקנה.
N-Drip פיתחה גם חיישן קרקע קנייני, שנקרא N-Drip Connect, המנטרת את תנאי הצמחים והקרקע ושולחת לחקלאים הנחיות בזמן אמת באמצעות אפליקציית סמארטפון לגבי מתי להשקות ולדשן. החיישן ניזון גם מהצוות האגרונומי של החברה, כך שיוכל לעקוב אחר תנאי השטח.
אתגר נוסף ל- N-Drip ימשיך להיות כלכלי. ניתן להתקין את המערכת עבור חלק קטן מהעלות של מערכת טפטוף בלחץ קונבנציונאלי, ללא עלויות האנרגיה השוטפות, אך המים הם בחינם או מסובסדים במידה רבה עבור רוב החקלאים ברחבי העולם. למרות שחלקם, כמו מגדלי כותנה אוסטרליים, עשויים להיות מוכנים להשקיע כדי להגן בדחיפות על משאב שהולך ומתמעט, רבים מהחקלאים הקטנים בעולם לא יוכלו לכסות אפילו הוצאה נוספת צנועה.
"שוק הבעלים הקטן הוא שוק עצום, וכזה שיכול להפיק תועלת מרבית מהמערכת שלנו, אבל קשה מאוד לעשות איתו עסקים אם אין לך שותף גדול וממוקם היטב", מודה פולק. N-Drip צופה לספק את המערכת שלה לחקלאים אלה בעיקר באמצעות עמותות, סוכנויות ממשלתיות ותאגידים גדולים שעושים טוב בהבטחות הקיימות. מנהליו אומרים כי ניתן למדוד את ההזדמנות, בטווח הקרוב, במאות אלפי דונמים של שטחים חקלאיים.
דוגמה מוקדמת לשותפות מסוג זה היא עם PepsiCo בע"מ, שמתקשרת ישירות עם 40,000 חקלאים על מרכיבים כגון תירס, שיבולת שועל ותפוחי אדמה, והציבה מטרה לשפר את יעילות השימוש החקלאי במים ב -15% עד שנת 2025. פפסיקו ניהלה את הטכנולוגיה של N-Drip עם קומץ חקלאים בהודו, וייטנאם, וארה"ב, וראו שיפור יבולים עם פחות תשומות דשן ו 50% פחות מים שנצרכים לעומת השקיה במבול.
פיטר גליק, נשיא אמריטוס ומייסד שותף של מכון הפסיפיק, מכון מחקר ללא מטרות רווח המתמקד בנושאי מים מתוקים, מדגיש כי כשזה מגיע לעתיד ההשקיה, זה קריטי שלא נאבד את התמונה הרחבה. הפיכת שדות כותנה או אספסת להשקיה בטפטוף היא צעד בכיוון הנכון, אך שאלה גדולה יותר מתנשאת: האם באמת צריך לגדל את הגידולים האלה באקלים צחיח מלכתחילה? "עלינו לנהל שיחה אמיתית על מה הגיוני לצמוח במערב הדל במים, כמו גם שיחה על גידול מה שאנו בוחרים לגדל ביעילות ובזהירות רבה יותר", הוא אומר. "טכנולוגיה זו עשויה לעזור בשאלה השנייה, אך היא לא תעזור בשאלה הפוליטית הראשונה".
גליק מציין כי דבר אחד הוא להתנגד עקרונית משימוש במי שתייה יקרים לגידול יבולים למאכל בעלי חיים, ודבר אחר לומר לחקלאים שעליהם להפסיק לגדל. בחזרה לחוות CRIT, מור אומר שהוא שמח לתרום למחקר שלדעתו חיוני לעתידו של החקלאות באזור. בשנה הבאה הוא מתכנן להשתמש במערכת של N-Drip על שטח נוסף. למרות שלא הצטמצמה מכסת המים של השבטים, מור יודע שמחסור יגיע לכולם יום אחד. "אנחנו צריכים להתחיל לחיות כאילו אנחנו מושפעים מהנתקים האלה כדי לקנות לנו קצת זמן", הוא אומר. "כדי לשרוד כעם וכעסק, אנחנו צריכים להסתכל על טכנולוגיות כאלה."