Công ty Điện tử Samsung năm ngoái đã gia nhập ngành công nghiệp thực phẩm tương lai bằng cách giới thiệu đèn LED toàn phổ màu trắng dùng cho hệ thống nông nghiệp dọc. Để tìm hiểu rõ thêm về tương lai của ngành nông nghiệp, Samsung Newsroom đã có cuộc nói chuyện với Giáo sư Chun Changhoo (Trường Đại học Nông nghiệp và Khoa học Đời sống, Đại học Quốc gia Seoul), cố vấn viên cho quá trình phát triển đèn LED nông nghiệp của Samsung và chuyên gia tăng trưởng thực vật, về ‘thực phẩm trong tương lai’ và vai trò công nghệ trong việc thúc đẩy tương lai này.

H. Điều gì dẫn đến việc áp dụng các kỹ thuật nông nghiệp như hệ thống canh tác dọc? Và hình thức này sẽ mang lại lợi ích gì cho mọi người?

Ngày nay, một số yếu tố đã dẫn đến nhu cầu đổi mới nền nông nghiệp ngày càng tăng nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, bao gồm dân số toàn cầu ngày càng tăng, các tác động tiêu cực của công nghiệp hóa và sự nóng lên toàn cầu đối với độ phì nhiêu của đất trồng trọt. Hệ thống nông nghiệp dọc, hình thức canh tác ngày càng được phổ biến ở những nơi như Châu Âu, Hoa Kỳ và Nhật Bản, là một trong những đổi mới có tiềm năng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nguồn thực phẩm dồi dào, lành mạnh.

Hệ thống nông nghiệp dọc được sản xuất trong nhà và không bị ảnh hưởng bởi sâu bệnh, điều này có nghĩa là các loại cây trồng không cần thuốc trừ sâu. Do vậy, các loại rau được sản xuất trong các trang trại thực vật này không yêu cầu một quy trình rửa riêng – mọi người có thể thưởng thức các loại rau tươi này trực tiếp. Hệ thống thông minh có kiểm soát mà hình thức canh tác này áp dụng cung cấp môi trường tăng trưởng tốt nhất có thể, có nghĩa là sản phẩm tạo ra giàu về cả hương vị lẫn chất dinh dưỡng. Ngoài ra, do hệ thống này được trồng ngay trong nhà nên các loại nông sản không bị ảnh hưởng bởi yếu tố khí hậu như các loại nông sản được trồng ngoài trời, như thời tiết xấu và bụi.

H. Những cây nào có thể được trồng theo hệ thống canh tác này?

Để cho cây phát triển đúng cách, chúng cần được tiếp xúc với một vài yếu tố cần thiết, chẳng hạn như ánh sáng, độ ẩm và một số chất dinh dưỡng. Hệ thống canh tác dọc cung cấp tất cả các yếu tố cần thiết này, có nghĩa là về mặt lý thuyết, tất cả mọi loại thực vật đều có thể được trồng trong hệ thống canh tác này.

Tuy nhiên, nếu nói về tính chất cung và cầu của một số loại nông sản nhất định thì việc áp dụng mô hình canh tác dọc này để trồng chủ yếu những loài thực vật có thể thu hoạch hoàn toàn trong khoảng thời gian ngắn và không quá 20 đến 30 cm là hợp lý nhất – để chúng có thể phát triển thành các lớp xếp chồng lên nhau theo chiều dọc trong một căn phòng. Các loại nông sản phù hợp với các tiêu chí này bao gồm các loài thảo mộc, rau diếp và rau cải lông.

H. Đèn LED được sử dụng trong các nhà máy sản xuất đóng vai trò gì? Nó có thay thế nhu cầu ánh sáng tự nhiên không?

Ánh sáng là một yếu tố rất quan trọng trong sự phát triển của thực vật, và may mắn thay, đèn LED, hiện đang được sử dụng rộng rãi trên các trang trại nông nghiệp chiều dọc, có thể vượt xa những gì ánh sáng mặt trời tự nhiên cung cấp cho quá trình canh tác sản xuất.

Việc quang hợp, nảy mầm và sinh trưởng của cây đều phụ thuộc vào bức sóng ánh sáng mà cây tiếp xúc. Ánh sáng LED có thể cung cấp các điều kiện ánh sáng tối ưu nhất để trồng bất kỳ thực vật nào vì việc điều chỉnh bức sóng LED rất dễ. Các bức sóng ánh sáng khác nhau có thể ảnh hưởng đến hương vị và hàm lượng dinh dưỡng của các loại thực vật khác nhau. Thậm chí kể cả khi trong cùng một loài, các loại rau có thể có vị đắng. Mối tương quan giữa bức sóng với loại rau thích hợp còn được gọi là “công thức ánh sáng.

H. Khía cạnh quang phổ của đèn LED trắng dùng cho canh tác mà ông đã phát triển cùng với Samsung là gì?

Tại các nhà máy sản xuất thực vật đầu tiên, sự kết hợp của ánh sáng đỏ và xanh chủ yếu được sử dụng để hỗ trợ canh tác vì vào thời điểm đó, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng sự phát triển của thực vật bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi các bức sóng của ánh sáng đỏ và xanh. Tuy nhiên, ánh sáng đỏ và xanh khiến việc theo dõi màu sắc của lá hoặc sự phát triển tổng thể của cây trở nên khó khăn.

Gần đây, các nhà nghiên cứu mối quan hệ giữa thực vật và ánh sáng đã nhấn mạnh tầm quan trọng của bước sóng ánh sáng xanh đối với sự tăng trưởng của cây. Kết quả hiện nay cho thấy thực vật hấp thụ ánh sáng xanh tốt nhất, so với đèn LED có màu khác. Đây là lý do tại sao chúng tôi đã phát triển một loại ánh sáng màu trắng – nó là sự pha trộn của cả ba màu đèn. Các mô-đun LED làm vườn dựa trên toàn phổ màu trắng của Samsung, khai thác một loạt các bước sóng, làm cho nó hiệu quả hơn trong việc tạo khung trong nhà.

H. Những lợi thế của đèn LED dùng cho canh tác toàn phổ màu trắng là gì?

Việc trồng cây nói tóm gọn lại là việc kết hợp giữa các bức sóng cho từng loại thực vật phù hợp – từ rau, quả đến cây dược liệu. Tuy nhiên, việc tìm kiếm loại nông sản phù hợp thường tốn thời gian và chi phí – một công việc khó khăn đối với hầu hết các trang trại dọc.

Việc hợp tác với Samsung, công ty hàng đầu thế giới về công nghệ LED, tập trung vào quá trình tìm ra sự kết hợp tối ưu của các bước sóng ánh sáng cần thiết cho sự phát triển của cây. Để làm điều này, các nông sản có nhu cầu cao nhất từ các nhà máy sản xuất hiện có đã được ghi chép lại và sau đó các thí nghiệm trên chúng được thực hiện với nhiều tổ hợp bước sóng ánh sáng khác nhau. Và từ những kết quả thử nghiệm này, các sản phẩm chiếu sáng của Samsung đã được ra đời, bao gồm cả đèn LED làm vườn toàn phổ màu trắng. Những sản phẩm này được kỳ vọng sẽ giúp ích rất nhiều không chỉ cho nông dân trồng cây quy mô lớn hiện tại mà cả những người trồng trong nhà mới làm quen, những người nông dân muốn thử phương pháp trồng trọt mới và toàn bộ ngành trồng trọt.

H. Theo ông thì Samsung sẽ đóng vai trò gì trong lĩnh vực thực phẩm và nông nghiệp trong tương lai?

Samsung đã hợp tác chặt chẽ với các nhóm nghiên cứu nông nghiệp để đưa ra các công nghệ và sản phẩm mới có thể đóng góp cho sự phát triển của lĩnh vực tăng trưởng thực vật, một nhiệm vụ mà tôi thấy đặc biệt có ý nghĩa. Việc hợp tác này chắc chắn sẽ đem lại một sự phát triển tốt cho các ngành thực phẩm và nông nghiệp trong tương lai.

Sản phẩm mới nhất của Samsung, Chef Garden, giúp người tiêu dùng có thể tự trồng các loại cây ngay trong gian bếp của mình. Tôi hy vọng rằng trải nghiệm từ Chef Garden giúp cho người tiêu dùng cảm thấy biết ơn hơn và đem đến sự tò mò đối với ngành nông nghiệp – thực phẩm.

Đèn LED nông nghiệp giúp thúc đẩy tương lai canh tác

Ở quy mô công nghiệp, các nông trại trong nhà đang ngày càng phổ biến, vì chúng được trang bị tốt hơn để vượt qua các hạn chế về không gian và khí hậu khắc nghiệt. Trong các nông trại trong nhà như vậy, ánh sáng nhân tạo đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý hiệu quả tốc độ tăng trưởng của cây trồng.

Dựa trên các công nghệ LED được phát triển cho các thị trường đèn chiều sáng, Samsung đã ra mắt dòng sản phẩm LED HorticARM vào tháng 5 năm ngoái để cung cấp các công nghệ chiếu sáng tiên tiến cho các nông trại trong nhà. Ánh sáng LED hiệu quả hơn và có tuổi thọ cao hơn các công nghệ chiếu sáng nhân tạo hiện có trước đây. Người sử dụng cũng dễ dàng kiểm soát phổ ánh sáng của đèn LED và các thiết bị đèn LED đang dần trở thành một lựa chọn hấp dẫn hơn cho các nông trại trong nhà.

Gói sản phẩm và mô-đun LED nông nghiệp của Samsung

Các bức sóng ánh sáng khác nhau có thể ảnh hưởng đến thực vật theo những cách khác nhau. Ví dụ, bước sóng 430 đến 700 nanomet là cần thiết cho quá trình quang hợp, bước sóng 450 nanomet thúc đẩy quá trình nảy mầm, 660 nanomet kích thích sự tăng trưởng và 730 nanomet trở lên giúp cây nở hoa và ra quả. Nhờ những đặc tính này mà bước sóng màu đỏ (khoảng 600 ~ 750 nanomet) và bước sóng màu xanh lam (khoảng 400 ~ 450 nanomet) đã là xu hướng phổ biến trong các nông trại trong nhà.

Các phát triển gần đây cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của ánh sáng xanh với bước sóng 550 nanomet, cùng với phát hiện rằng bức song này có thể xuyên qua tán cây thấp hơn và làm tăng quá trình quang hợp ở thực vật ở ngay tại khu vực đó. Vì do hiện tượng này đã quan sát nên việc tương tác với bước sóng màu xanh lam hiện đang được tích cực nghiên cứu.

Dựa trên nghiên cứu này, Samsung đã phát hành đèn LED trắng vào tháng 11 năm ngoái, với dải phổ rộng, bao gồm các bức sóng xanh và đỏ giúp thức đẩy tăng trưởng. Đèn LED toàn phổ có thể làm tăng giá trị dinh dưỡng của cây và ngăn chặn dịch, sâu bệnh. Ánh sáng trắng sáng cũng có thể tạo ra một môi trường làm việc dễ chịu hơn so với các lựa chọn phổ hẹp, cho phép nông dân theo dõi sự phát triển và kiểm tra bệnh một cách dễ dàng.

Thiết bị này được thiết kế để mang lại độ tin cậy cao, thậm chí bên cạnh việc sử dụng phân bón hóa học hoặc trong điều kiện nóng ẩm. Dòng LED cũng có giá thành rất cạnh tranh khi so sánh với các sản phẩm đèn LED đỏ, giúp giảm chi phí thiết lập hệ thống chiếu sáng trong các trang trại trong nhà.

Samsung đã nâng mức hiệu quả photon của các thiết bị đèn LED trắng lên mức cao nhất trong ngành, do đó, khẳng định lại hướng đi tiên phong của công ty trong lĩnh vực này. Do đó, các nhà sản xuất ánh sáng có thể tạo ra các thiết bị ít hơn 30% trong mỗi bộ đèn để đạt được mức hiệu quả tương đương với các thiết bị chiếu sáng khác, cuối cùng giảm chi phí cho các nông trại trong nhà.

Các dòng đèn LED có thể được lựa chọn tùy theo các loại cây và yêu cầu của nông trại. Samsung cung cấp năm dòng thiết bị LED trắng và một mô-đun LED trắng. Công ty cũng đã thiết kế LED màu xanh và hai loại màu đỏ với một bước sóng duy nhất.

Như Will Chung, một nhà nghiên cứu trong Bộ phận tiếp thị thiết bị chiếu sáng (LED) của công ty, giải thích:”Mặc dù chỉ chưa đầy hai năm kể từ khi Samsung bắt đầu kinh doanh đèn LED làm vườn, chúng tôi đã nhận được nhiều phản hồi tích cực từ thị trường để phát triển cao công nghệ LED chất lượng. Chúng tôi cam kết sẽ phát triển các sản phẩm sáng tạo hơn nhằm hỗ trợ quá trình sản xuất thực phẩm thuận tiện và sẽ tiếp tục tăng cường các dịch vụ bằng các thử nghiệm, nghiên cứu và tư vấn trực tiếp từ chuyên gia.”

Tự trồng khu vườn riêng của bạn

Trong những ngôi nhà của tương lai, bạn sẽ có thể tự trồng rau bất kể môi trường nào. Samsung gần đây đã giới thiệu Chef Garden tại KBIS 2019, một nền tảng AI canh tác tích hợp với Family Hub thế hệ tiếp theo. Khu vườn trong nhà thông minh sử dụng viên nang hạt giống, cho phép mọi người trồng các loại trái cây nhỏ, rau và thảo mộc chỉ với một phần nhỏ của cây. Chef Garden kiểm soát ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm để tối ưu hóa sự phát triển của cây. Hệ thống này cũng sử dụng công nghệ sương mù, tạo ra sương mù dinh dưỡng cung cấp nước và chất dinh dưỡng trực tiếp cho cây để chúng có thể phát triển mà không cần thuốc trừ sâu. Với lượng nước được giữ ở mức tối thiểu cần thiết, bên trong Chef Garden luôn sạch sẽ. Chef Garden cũng có thể thông báo cho người dùng khi thực vật sẵn sàng thu hoạch và đề xuất công thức nấu ăn nhờ tích hợp thông minh với Family Hub.

Đầu tư và nghiên cứu hiệu quả

Samsung hiện đang hỗ trợ quá trình nghiên cứu và phát triển trong các lĩnh vực như khoa học cơ bản, khoa học vật liệu và CNTT thông qua Quỹ khoa học và công nghệ Samsung. Công ty đã tài trợ 500 dự án nghiên cứu cho cộng đồng khoa học Hàn Quốc kể từ năm 2013, trong số đó là các dự án nghiên cứu công nghệ kiểm tra mô hình canh tác dọc và thúc đẩy tăng trưởng của thực vật. Ngoài ra, họ hy vọng rằng những khám phá tiếp theo từ các dự án CNTT liên quan đến AI, IoT và đèn LED sẽ thúc đẩy sự phối hợp giữa công nghệ Samsung và các nỗ lực canh tác công nghiệp để sản xuất thực phẩm tốt cho sức khỏe.

Doochan Daniel Eum, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu & Ươm tạo Công nghệ Tương lai của Samsung cho biết, một trong những mục tiêu chính của dự án hỗ trợ này là xem xét công nghệ có thể giải quyết vấn đề thiếu hụt môi trường và thực phẩm như thế nào. Sau đó, chúng tôi dự định đóng góp tổng cộng 1,5 nghìn tỷ won (khoảng 1,3 tỷ USD) vào năm 2023, đầu tư vào các công nghệ có thể tạo ra sự thay đổi thực sự cho xã hội trong tương lai.