MIT wil dat iedereen boer wordt, met wat hulp van hun voedselcomputer

Vlak na de kernramp bij Fukushima in 2011 werd Caleb Fisher door het Media Lab van MIT naar het rampgebied gestuurd. Hij en zijn team moesten daar creatieve oplossingen vinden voor de problemen die het gevolg waren van de ramp. Een van de dingen die meteen duidelijk werden, was dat de ramp een voedselcrisis in de regio had veroorzaakt.

Japan importeerde toen al ongeveer 70 procent van hun voedsel, en de rest van de wereld kocht geen rijst of andere Japanse gewassen meer uit angst voor radioactieve besmetting. Om het nog erger te maken, was het onduidelijk of het fysiek mogelijk zou zijn om voedsel te blijven verbouwen rond Fukushima, niet alleen uit angst voor straling, maar ook omdat de tsunami de grond had verzadigd met zout.

"Toen ik aankwam in Fukushima, besefte ik dat dat deel van het land de broodmand van Japan is, maar dan post-apocalyps," vertelde Harper aan Motherboard. "Dus ik dacht: als het klimaat wat je nodig hebt ontbreekt, dan bouw je toch een eigen klimaat? Zo kwam ik op het idee voor een plantendatacentrum, waar voedsel en data gecombineerd worden."

Het idee van Harper werd uiteindelijk het Open Agricultural Initiative, die als doel hebben om meer boeren te creëeren en de toekomst van voedselproductie te coderen. Hiervoor hebben Harper en zijn collega's de Food Computer ontwikkeld, een open source platform voor landbouw in een gecontroleerde omgeving.

De Food Computer is in feite een high-tech kas. Het heeft automatische klimaatcontrolesystemen, zoals lichten en luchtbevochtigers en sensoren om zuurstofniveau's, temperatuur en andere klimaatvariabelen te monitoren. De planten in de Food Computer worden niet in aarde gekweekt, maar in een hydroponisch of aeroponisch systeem. In het eerste geval worden de wortels van planten direct in water gestopt en in het tweede geval worden de wortels blootgesteld aan de lucht en meerdere keren per dag bevochtigd om snelle groei te stimuleren.

Hoewel de Fukushima-ramp in Japan een geïsoleerd incident was die de lokale voedselproductie bedreigde, kampt het wereldwijde voedselsysteem met haar eigen globale problemen. In Nederland produceert bijna een op de vijf mensen (een deel van) hun eigen voedsel, maar in de VS is dit aantal slechts 2 procent. Dertig procent van het voedsel wat we wereldwijd produceren wordt verspild door inefficiëntie in bevoorradingsketens. De wereldpopulatie zal in 2050 naar schatting 9,1 miljard mensen bedragen en voedselvraag zal daarmee met 70 procent stijgen. De vraag is hoe we voedselproductie kunnen verbeteren om de vraag in de toekomst bij te kunnen benen, ondanks de problemen die klimaatverandering opleveren.

De Food Computer komt hiervoor van pas. Omdat het een gesloten systeem betreft, kan Harpers visie van het creëeren van een klimaat voor lokale behoeftes in vervulling komen.

De Food Computer verzamelt enorme hoeveelheden data van de planten die gekweekt worden – pakweg 3,5 miljoen datapunten per plant per kweekcyclus. De data van alle voedselcomputers in het netwerk wordt dan gebundeld in een open database en geanalyseerd door speciale zelflerende algoritmen die 'klimaatrecepten' opstellen. Die recepten kunnen dan ingezet worden om planten fenotypisch – dus in dingen als kleur en grootte – te optimaliseren. Bovendien kunnen de recepten gedownload worden door andere gebruikers en als programma gerund worden op een andere voedselcomputer, waardoor "een leek ineens een meestertuinier wordt."

De voedselcomputers komen in drie verschillende groottes (een persoonlijk model dat op een tafel past, eentje ter grootte van een zeecontainer en eentje ter grootte van een pakhuis) en omdat ze open source zijn, kunnen ze door iedereen met de juiste middelen gebouwd worden. Volgens Harper, kostte de eerste generatie persoonlijke voedselcomputers pakweg 960 euro. De nieuwste generatie, die een paar weken geleden is uitgekomen, kost ongeveer het dubbele.

Een van de veelbelovendste aspecten van de Food Computer is de mogelijkheid om lokaal elk type gewas te kweken, waar je ook ter wereld bent. Dit geeft een hoop voordelen, vooral als het aankomt op energiegebruik en voedingsstoffen. Met de voedselcomputer kunnen gebruikers precies zien hoeveel kilowatts de computer gebruikt per kilo plantmateriaal, een getal dat onzeker is in traditionele landbouw door de complexiteit van de bevoorradingsketen.

"Er wordt een hoop energie gebruikt bij het verplaatsen van gewassen van boerderij naar de distributeur, naar de verpakker, naar de distributeur, naar de verkoper, naar huis," zei Harper. "Het is alleen heel moeilijk om te berekenen hoeveel precies omdat het voor iedereen anders is. Wij kunnen heel precies alles boekhouden, wat erg saai klinkt, maar veel van deze voedselproblemen zijn boekhoudproblemen."

Voor Harper is echter een van de grootste voordelen van de voedselcomputer dat de voedingswaarde behouden blijft.

Door de lengte van bevoorradingssystemen voor landbouwproducten, is de gemiddelde leeftijd van een appel in een supermarkt, ongeveer een jaar. Hoewel er bepaalde voordelen zijn aan het behandelen en maandenlang bewaren van gewassen, betekent het ook dat veel groente en fruit een hoop voedingsstoffen verliezen als ze bij de consument aankomen. De afgelopen decennia werd dit als een onfortuinlijk maar nodig aspect van gecentraliseerde landbouw gezien – als je de wereld wil voeden, moet je wat offers maken.

"Het grootste probleem met landbouw is dat we veel te gecentraliseerd zijn geworden," zei Harper. "Er is nog geen netwerkvoordeel voor landbouw. Het is nog erg industrieel en verkeert nog altijd in die industriële mindset waarin efficiëntie boven alles gaat en groter beter is. Nu verschuiven de prioriteiten van opbrengst naar beter, duurzamer voedsel. Het probleem is alleen dat als je duurzame landbouw wil, je een hoop informatie nodig hebt en dat is niet hoe het voedselsysteem nu is opgebouwd."

Het Open Agriculture Initiative van MIT is in die zin een paradigmaverandering in de manier waarop wetenschappers en boeren nadenken over voedselveiligheid en de toekomst van landbouw. Deze gelokaliseerde en data-gedreven aanpak is afhankelijk van de transparantie van de landbouwketen en de nabijheid van voedselbronnen. Door een technologische aanpak tot landbouw beschikbaar te maken voor de verstedelijkende wereldbevolking, hoopt Harper creatieve oplossingen te stimuleren voor naderende voedselcrisissen.

"De realiteit is dat de meesten van ons nooit in contact komen met hoe voedsel gekweekt wordt," zei Harper. "Als mensen voedsel willen dat veilig, goed en duurzaam is, dan moet de toekomst van landbouw gebouwd worden op vertrouwen en transparantie. Alles wat ons weerhoudt van weten wat er in ons voedsel zit, gaat op een gegeven moment verliezen."