English version
Nadějí pro kosmonauty letící do hloubi vesmíru, ale i lidstvo bojující s rostoucím suchem a klesající úrodností mnoha míst na Zemi, může být aeroponie. Ta spotřebuje výrazně méně vody, než klasické zemědělské postupy.
Tým biologů a IT specialistů tam pracuje na vývoji technologie, která umožní pěstování plodin pomocí takzvané aeroponie. Tato technologie je příbuzná známější hydroponii, tedy pěstování rostlin bez půdy. Ale zatímco v rámci hydroponie jsou kořeny rostlin ponořeny do živného roztoku, aeroponie používá zavěšení rostlin za stonek a jejich kořeny visí volně ve vzduchu. Živný roztok je pak do vzduchu pod rostlinou rozprašován soustavou trysek a ke kořenům se dostává ve formě aerosolu. Oproti jiným zemědělským metodám je aeroponie schopna dosáhnout minimální spotřeby vody.
Díky této metodě kořeny rostlin lépe dýchají a proto se aeroponické kultury vyznačují rychlým růstem. Této metodě se zatím věnuje jen několik málo laboratoří na světě. Využívá se ke šlechtění laboratorních kultur, léčivých rostlin nebo ovoce a zeleniny v zemědělsky nevhodných oblastech Země, ale i ve vesmíru. Proto se touto metodou zabývá také americká kosmická agentura NASA.
Zemědělství pro extrémní prostředí
Nově k nim přibyl také český projekt Marsonaut. „Naším cílem je získat nové poznatky o nekonvenčních způsobech pěstování rostlin a tím posunout úroveň stávající technologie blíž jejímu použití nejen pro kosmické mise. Pěstování rostlin v extrémních podmínkách najde uplatnění i na Zemi, v oblastech, které už trpí nebo v budoucnosti budou trpět nedostatkem vody,“ vysvětluje Jan Lukačevič, osmadvacetiletý šéf výzkumného týmu. Jeho členové, kteří se rekrutovali ze studentů vysokých škol z celé České republiky, prošli náročným výběrem.
Jan Lukačevič působí v Oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR a spolupracoval mimo jiné i s NASA. Je nositelem prestižního ocenění British Interplanetary Society Award for Best Technical Paper. Před několika lety jej Google a časopis The Financial Times společně zařadily do žebříčku New Europe 100 mezi stovku osobností ze střední a východní Evropy, které mají díky svým aktivitám největší přínos pro moderní společnost.
„Zkoušíme najít způsob, jak v extrémním prostředí vypěstovat plodiny, které by zvládly růst ve vesmíru a také na Marsu. Mars je nehostinné místo, kde mohou teploty dosáhnout až minus 130 stupňů Celsia. Atmosféra je velice řídká a každá kapka vody má nesmírnou cenu. Naším cílem je získat nové poznatky o nekonvenčních způsobech pěstování rostlin a tím posunout úroveň stávající technologie blíž jejímu použití pro kosmické mise,“ dodává Jan Lukačevič.
Vedle vesmírných cest má aeroponie význam také pro výživu lidstva. Stále více oblastí na Zemi se totiž potýká s nedostatkem vody. „Populace rychle roste a zemědělské půdy i vody rychle ubývá. Proto si cením toho, že můžu být součástí projektu, jehož cílem je objevit nové možnosti v pěstování plodin a reagovat na aktuální vývoj zemědělství,“ vysvětluje členka týmu a doktorandka na České zemědělské univerzitě Karolína Pumprová. Ta má již zkušenosti s projektem hydroponického pěstování zeleniny Herba Fabrica. Dalšími členy týmu jsou bioložka Gabriela Lotová a IT specialisté Vladimír Vaverka a Matyáš Černohous.
Méně vody, méně živin
I když se může zdát, že v zemi jako je Česká republika nemá příliš velký význam pouštět se do kosmických projektů, opak je pravdou. Tuzemští vědci mají v této oblasti dobré renomé. „Česká republika je v kosmickém výzkumu velice aktivní, ať už jde o přístroje pro mise ExoMars 2020, Solar Orbiter, ATHENA či JUICE, vyvíjené několika ústavy Akademie věd, nebo analýzu dat z různých významných misí, jako je NASA Cassini, Juno a další. Náš projekt je jen malým dílkem v obrovské skládačce. Ale s tím, jak se znovu rozbíhají vesmírné závody a plánuje se brzký návrat na Měsíc a následná cesta na Mars, je Marsonaut relevantnější každým dnem,“ dodává Jan Lukačevič.
Výhodou aeroponie není jen úspora vody. Tím, že umožňuje lepší přístup ke kořenovým systémům rostlin, rostliny efektivněji využívají živiny a rychleji rostou. Dalším kladem jsou menší nároky na prostor. Pěstované rostliny je možné umístit vertikálně a využít tak i stěny budoucí základny na Marsu, případně prostory v hustě obydlených aglomeracích, které trpí nedostatkem zemědělské půdy.
„Aeroponie ještě není v České republice příliš rozšířená a troufám si říct, že náš výzkumný projekt je v tomto měřítku unikátní,“ říká Karolína Pumprová. „V aeroponické simulaci se snažíme co nejvěrněji přiblížit podmínkám, které na Marsu panují. To je i důvod, proč byla tato technologie zvolena. Přínosem projektu je primárně výzkum v oblasti pěstebních systémů, ale také aeroponie a její interakce s různými druhy zemědělských plodin. Výstupem budou vědecké publikace zabývající se těmito tématy,“ dodává členka týmu Marsonaut.
Zvolená metoda pěstování navíc výrazně omezuje používání chemických látek. „Jelikož je prostředí z důvodu různých nákaz dost kontrolované a od vnějšku oddělené, můžeme si škrtnout celé skupiny látek, které se běžně v zemědělství používají. Zcela se tak vyhneme použití herbicidů a pesticidů, což už je do značné míry ‚bio‘. V případě hnojiv je přirozené hledat nějaký zdravý balanc, aby rostliny prospívaly a rozvíjely se co nejlépe,“ popisuje Jan Lukačevič.
V suchdolské laboratoři se budou pěstovat plodiny, které mohou budoucím astronautům přinést potřebné živiny a zároveň spolu mohou existovat v prostředí laboratoře. Každá plodina totiž vyžaduje trochu jiný teplotní režim a během vegetačního cyklu jí vyhovuje i jiné osvětlení.
Antarktický salát
Jednou z vybraných rostlin bude salát, jehož semínka jsou speciálního původu. „Podařilo se nám získat speciální semínka z antarktické základny EDEN ISS, určená pro pěstování na Mezinárodní vesmírné stanici. Naším úkolem je najít způsob, jak nejefektivněji pěstovat plodiny, které umožní člověku přežít. Populace rychle roste a zemědělské půdy i vody rychle ubývá. Proto si cením toho, že můžu být součástí projektu, jehož cílem je objevit nové možnosti v pěstování plodin a reagovat na aktuální vývoj zemědělství,“ vysvětluje Karolína Pumprová.
Salát přitom není jedinou testovanou plodinou. „V současné době úspěšně končíme růstový cyklus ředkviček, v komorách se nám už objevila i bazalka a nejspíš vyzkoušíme jahody,“ popisuje Jan Lukačevič.
Aeroponická laboratoř na České zemědělské univerzitě je v podobném rozsahu jednou z prvních v České republice. Vznikla přebudováním dvou menších laboratoří v prostorách školy a zajišťuje vědecké i materiální zázemí akademické půdy. „Náš život je dnes plný úžasných technologií, ale těch se bohužel nenajíme. Mohou nám však posloužit k tomu, abychom efektivně využívali zdroje, které jsou k produkci potravin potřeba. Aeroponická laboratoř je skvělým příkladem,“ říká Pavel Klouček, vedoucí katedry kvality a bezpečnosti potravin na České zemědělské univerzitě.
Projekt bude v rámci výzkumu procházet i různými zátěžovými testy, jako například simulovanému výpadku energie, poruše zavlažovacího systému nebo problémům s řídicím a monitorovacím systémem laboratoře. To vše má aeroponický systém připravit na nejrůznější krizové situace, které mohou nastat ve vesmíru i na nehostinných místech Země.
Do budoucna budou přitom hrát inovace zaměřené na vesmír stále důležitější roli. „Kosmický výzkum, ke kterému mám nejblíž, čekají světlé zítřky. S tím, jak se vesmír zpřístupňuje širšímu poli zájemců, se můžeme těšit na zajímavější objevy a potenciální příliv peněz, který by vývoj odvětví ještě urychlil. Domnívám se, že právě vesmír je budoucí kolbiště vědeckého výzkumu a nabízí i různé příležitosti pro průmysl a komerční sektor, které povedou ke zlepšení kvality života lidí tady na Zemi,“ uzavírá Jan Lukačevič.
Dalibor Dostál
