Thị trấn nhỏ Morehead ở chân núi Appalachian, bang Kentucky, là nơi có nhà kính lớn nhất nước Mỹ - AppHarvest. Không chỉ rộng lớn, AppHarvest còn ứng dụng rất nhiều hoạt động công nghệ cao thông qua việc sử dụng robot và trí tuệ nhân tạo (AI). Sản lượng cà chua mỗi năm mà AppHarvest trồng được có thể lên tới hơn 20 triệu tấn.

Nhà kính AppHarvest bắt đầu được xây dựng nhiều vào năm 2020, và được coi là một giải pháp cho nhu cầu lương thực thẩm phẩm toàn cầu ngày càng tăng. Vào năm 2050, theo dự đoán của Liên Hợp quốc, dân số thế giới có thể cán mốc 10 tỷ người. Điều này đồng nghĩa với việc nhu cầu lương thực thực phẩm cũng phải tăng thêm 70%.

Theo Jonathan Webb, người sáng lập và Giám đốc điều hành của AppHarvest. “Chúng ta phải tìm ra cách để trồng được nhiều lương thực hơn, nhằm ứng phó với việc nguồn tài nguyên đang giảm dần và những tác động tiêu cực ngày một tăng từ biến đổi khí hậu. Giải pháp duy nhất là sử dụng công nghệ", ông chia sẻ.

AppHarvest với diện tích hơn 24ha, có thể trồng được lượng cà chua nhiều gấp 30 lần so với việc trồng cà chua ngoài trời, trong khi lượng nước sử dụng lại giảm tới 90%. Vì thế, phương pháp canh tác mới tại nhà kính AppHarvest được xem là thân thiện với môi trường và hướng tới phát triển nông nghiệp bền vững.

Josh Lessing, Giám đốc công nghệ của AppHarvest cho biết: “Trồng cà chua trong nhà kính cho phép bạn kiểm soát ánh sáng, nhiệt độ và dinh dưỡng của cây trồng. Khi có quyền kiểm soát đối với môi trường, bạn có thể làm được rất nhiều điều thú vị”.

Với công nghệ cao, AppHarvest có thể trồng cây trên nhiều môi trường, và không phụ thuốc đất. Bằng nhiều phương pháp, chẳng hạn thủy canh, rễ cây sẽ dễ dàng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng thông qua một lớp chất trồng khác. Ngoài ra, công nghệ đèn LED cũng được sử dụng để bổ sung ánh sáng tự nhiên.

Tại AppHarvest, người trồng có thể thu thập dữ liệu từ hơn 700.000 cây trồng và theo dõi từ xa để đảm bảo rằng cây luôn nhận lượng chất dinh dưỡng và nước lý tưởng, thông qua 300 cảm biến và AI. Robot hoạt động trong AppHarvest sẽ thay người trồng đánh giá, quả cà chua lúc nào đủ chín để thu hoạch, sau đó sẽ lên kế hoạch lựa chọn và cắt tỉa bằng những cánh tay robot.

"Trồng hoa màu thông qua nhà kính với công nghệ cao sẽ giúp chúng ta dự báo, kiểm soát cây trồng. Từ đó, tạo ra nguồn cung cấp thực phẩm ổn định và việc trồng hoa màu tại các địa phương sẽ ngày càng phát triển. Đó là cơ hội thực sự với ngành robot và AI", Lessing nói.

Theo Quỹ bảo tồn thiên nhiên quốc tế (WWF), quá trình sản xuất lương thực toàn cầu hiện gây ra một phần ba lượng khí nhà kính, 80% nạn phá rừng, 70% mất đa dạng sinh học trên cạn và 70% lượng nước ngọt sử dụng. Hàng loạt các công ty đang phải đi tìm các giải pháp thay thế để giảm thiểu hệ quả tiêu cực như trên đến môi trường. Chính vì vậy, hoạt động của AppHarvest dấy lên hy vọng về một tương lai của nghành sản xuất nông nghiệp bền vững thông qua sử dụng công nghệ cao.

Cũng như nhà kính sử dụng robot và AI, phương pháp canh tác tại các trang trại thẳng đứng, nơi thực phẩm được trồng trong nhà trên các luống xếp chồng lên nhau theo chiều dọc mà không có đất hoặc ánh sáng tự nhiên, đang ngày càng phổ biến. 

Tại Hàn Quốc, công ty NextOn đang điều hành một trang trại thẳng đứng trong một đường hầm bỏ hoang dưới một ngọn núi. Công ty AeroFarms của Mỹ cũng đang có kế hoạch xây dựng một trang trại thẳng đứng trong nhà rộng 8.400 m2 ở Abu Dhabi. Công ty Infarm có trụ sở tại Berlin đang vận hành các trang trại thẳng đứng thông qua các cơ sở trực tiếp đến các cửa hàng tạp hóa, sản phẩm tươi sống tại Tokyo.

Giáo sư Hon-ming Lam, giảng viên về nông nghiệp bền vững và thông minh với khí hậu, và là chuyên gia công nghệ sinh học thực vật và nông nghiệp tại Đại học Trung văn Hương Cảng. Ông tin rằng canh tác trong nhà kính có thể giúp đảm bảo an ninh lương thực. Việc xây dựng nhà kính trên vùng đất không có đồng ruộng sẽ giúp cắt giảm chi phí và lượng khí thải carbon.

Tuy nhiên, vẫn có những thách thức đối với giải pháp mới này. Các nhà kính công nghệ cao có thể sản xuất thành công cây dây leo và rau xanh, nhưng việc trồng ngũ cốc và cây lương thực là không thực tế. Hon-ming Lam nói thêm, rằng chi phí vận hành các nhà kính lớn rất tốn kém và cần tiêu thụ nhiều điện, bất chấp công nghệ đèn LED mới ngày càng phát triển, cũng như cải tiến thiết kế cách nhiệt đã làm giảm mức tiêu thụ điện.

Dù vẫn còn một số điểm cần cải thiện, AppHarvest hy vọng sẽ cải thiện hiệu quả hoạt động và giảm thiểu lượng khí thải carbon của mình và bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trong thời gian tới. 

Với phương châm “canh tác cho tương tai”, cà chua của AppHarvest giờ có thể được tìm thấy tại các chuỗi cửa hàng tạp hóa và nhà hàng trên khắp nước Mỹ, với giá tương đương cà chua trồng tại các trang trại ngoài trời. 

Trong những năm tới, một số cơ sở của ApprHavest như trang trại Morehouse sẽ trồng các loại cây dây leo như dưa chuột, ớt. Các mô hình mới cũng đang được xây dựng ở Kentucky để trồng rau xanh, các loại thảo mộc, và quả mọng.

"Nông nghiệp là một trong những tác nhân gây ô nhiễm lớn nhất thế giới", Lessing nói. "Chúng tôi đang tạo ra những quy trình sản xuất mới để tái cấu trúc nguồn cung cấp thực phẩm, giảm lượng khí thải carbon và tạo ra sự ổn định cho phát triển nông nghiệp bền vững toàn cầu trong tương lai".