Проект CUBES Circle пытается ответить на вопрос, возможно ли устойчивое производство еды в городе – без лишних выбросов, отходов и потребления воды.
В одном из университетских кварталов Берлина за стеклом теплицы растут томаты. Под ними находятся бассейны с рыбой, а рядом – контейнеры с насекомыми. Это не эксперимент ради эксперимента и не футуристическая выставка. Здесь работает исследовательский проект CUBES Circle, который объединяет биологию, агротехнологии и городское планирование.
Проект координирует биолог и агроучёный, профессор Университета Гумбольдта в Берлине Кристиан Ульрихс. По его словам, ключевая проблема современного сельского хозяйства заключается в том, что реальная цена еды скрыта от потребителя.
«Мы платим за продукт в магазине, но не платим за выбросы, за потерю биоразнообразия, за загрязнение воды и почв, – рассказал Ульрихс Зелёному порталу. – Эти издержки просто не отражены в стоимости еды».
Сегодня аграрный сектор вынужден одновременно снижать климатическую нагрузку, учитывать благополучие животных, отказываться от химии и при этом обеспечивать продовольствием растущее население планеты. Любые изменения в такой системе оказываются рискованными.
Как появилась идея CUBES Circle
Проект начал формироваться после того, как Министерство науки Германии предложило исследователям подумать о сельском хозяйстве будущего. Команда Ульрихса решила не искать одну универсальную технологию, а собрать новую систему из уже известных элементов, опираясь на биологические принципы.
«В природе не существует отходов, – говорит Ульрихс. – То, что остаётся в одном процессе, в другом становится ресурсом».
В основе проекта лежит модуль размером со стандартный морской контейнер – так называемый CUBE. Один такой модуль не является фермой сам по себе, но несколько контейнеров можно объединить в замкнутую систему, где растения, рыбы и насекомые связаны между собой. Растительные остатки используются как корм для насекомых, насекомые – как источник белка для рыбы, отходы жизнедеятельности рыбы становятся удобрением для растений, а сами растения очищают воду и возвращают её обратно в систему.
Для CUBES Circle в Берлине построили отдельное исследовательское здание – не теплицу в классическом понимании и не лабораторию. Это пространство, где систему можно тестировать в условиях, максимально приближённых к реальности.
По словам Ульрихса, с самого начала было важно понять, можно ли масштабировать такую модель и использовать её вне университетского кампуса:
«Самое печальное в науке – когда в конце остаются только статьи. Мы хотели сразу проверить, имеет ли эта система практический смысл».
Поэтому в проекте заложили ещё одно ограничение: продукты, выращенные в таких системах, не должны быть дороже обычных.
«Если еда становится элитарной, – говорит Ульрихс, – это уже не решение для общества».
Система оказалась сложнее, чем казалось
На ранних этапах проект выглядел сравнительно простым. Но по мере работы исследователи начали сталкиваться с эффектами, которые невозможно было предсказать заранее.
«Мы поняли, что нельзя просто взять кусочек природы и поместить его в контейнер, – говорит Ульрихс. – Экосистемы намного сложнее. Поэтому в систему пришлось добавлять новые уровни: бактерии, отвечающие за нитрификацию, грибные культуры, дополнительные фильтры для очистки воды, резервные контуры безопасности. Любое изменение в одном элементе сразу отражалось на всех остальных. Изменился состав корма для рыбы – меняется химия воды. Меняется вода – меняется рост растений, их вкус и содержание питательных веществ. Это не линейный процесс, здесь всё связано со всем».
Почему в теплице появилась рыба и насекомые
Связка растений и рыбы в CUBES Circle – не экзотика и не попытка удивить публику. В её основе лежит принцип аквапоники, хорошо известный в науке, но редко применяемый в масштабируемых городских проектах. Рыба выделяет аммиак, который в обычных условиях становится проблемой и требует сложной очистки воды. В CUBES Circle этот аммиак перерабатывается бактериями в нитраты – форму азота, доступную для растений. Томаты получают питательные вещества, очищая воду, а очищенная вода возвращается обратно к рыбе.
«Это не новая идея, – подчёркивает Кристиан Ульрихс. – Новым здесь является не сам принцип, а то, как мы его интегрируем в модульную, управляемую систему».
Однако довольно быстро стало ясно: простая схема «рыба – растение» не работает так идеально, как на бумаге. Так одним из ключевых открытий проекта стала роль насекомых. В CUBES Circle используют личинок чёрной львинки – вида, который эффективно перерабатывает органические остатки.
Растительные отходы, которые в обычной теплице пришлось бы утилизировать, здесь становятся кормом для насекомых. Личинки, в свою очередь, служат источником белка для рыбы.
«Насекомые позволяют нам замкнуть цикл, – говорит Ульрихс. – Они превращают то, что считается отходом, в высококачественный корм».
Вода, энергия и ограничения эксперимента
Если вода и питательные вещества в CUBES Circle удаётся эффективно циркулировать, то с энергией всё сложнее. Именно она остаётся главным ограничением для городского сельского хозяйства.
Закрытые контейнерные фермы, полностью зависящие от искусственного освещения, требуют огромных энергозатрат. Поэтому в берлинском проекте отказались от классических металлических контейнеров в пользу специальных тепличных конструкций, пропускающих солнечный свет и ультрафиолет.
«Энергия – это то, что убивает большинство таких проектов экономически, – говорит Ульрихс. – По этой же причине система ориентирована не на любые культуры. В контейнерах выращивают растения с высокой добавленной стоимостью – в первую очередь томаты, для которых можно оправдать более сложную и дорогую технологию».
Один из главных ресурсов, вокруг которого строится проект CUBES Circle, – вода. Именно её нехватка всё чаще становится критическим фактором для сельского хозяйства, особенно в условиях изменения климата и роста городов.
В берлинской установке вода циркулирует между растениями и рыбой в замкнутом контуре. Её не сливают после каждого цикла, как это происходит во многих традиционных аквакультурных системах. По словам Кристиана Ульрихса, в определённые периоды команда могла неделями обходиться без добавления новой воды – потери происходят в основном из-за испарения и сбора урожая.
При этом точные цифры – сколько именно литров воды уходит на килограмм томатов или рыбы – исследователи пока не публикуют. Проект находится в активной экспериментальной фазе, и система продолжает меняться.
«Мы всё ещё оптимизируем процессы, – объясняет Ульрихс. – Любое изменение в одном модуле влияет на все остальные. Давать окончательные показатели сейчас было бы нечестно».
Такой подход типичен для научных проектов: детальные количественные данные обычно появляются позже – в рецензируемых научных публикациях, а не в публичных презентациях или на сайтах университетов. Сам проект CUBES Circle финансируется с 2019 года и рассчитан до конца десятилетия, поэтому многие измерения ещё продолжаются.
Чтобы понять, о каких масштабах вообще идёт речь, исследователи предлагают смотреть на данные по городскому сельскому хозяйству в целом. Современные вертикальные и аквапонические системы, по данным различных аналитических обзоров, могут использовать до 90–95 процентов меньше воды, чем традиционное земледелие в почве, за счёт замкнутых циклов и минимальных потерь. По урожайности такие системы тоже часто превосходят классическое сельское хозяйство: в зависимости от культуры и технологии речь может идти о в десятки раз большем выходе продукции с той же площади, поскольку растения выращиваются в несколько ярусов и в строго контролируемых условиях.
Именно на этот потенциал ориентируется команда CUBES Circle, подчёркивая, что их задача – не побить рекорды, а понять, можно ли стабильно и предсказуемо управлять такой сложной экосистемой.
В реальном времени в CUBES Circle отслеживаются десятки параметров: химический состав воды, уровень кислорода, температура, рост растений, состояние рыбы. Эти данные анализируются совместно с техническими университетами и используются для моделирования системы и поиска оптимальных режимов.
При этом учёные подчёркивают: проект не претендует на универсальность. Он разрабатывается прежде всего для городов и регионов, где ограничены вода и пространство, но есть доступ к технологиям и энергии. Это особенно актуально на фоне глобальных тенденций: по прогнозам ООН, к 2050 году около двух третей населения мира будет жить в городах, что неизбежно усиливает спрос на локальное производство продуктов питания.
В этом смысле CUBES Circle – не готовое решение, а попытка нащупать границы возможного. Как подчёркивает Ульрихс, задача проекта – не дать красивые цифры здесь и сейчас, а понять, какие из них вообще имеют смысл в долгосрочной перспективе.
Рыба, законы и неожиданные барьеры
Одним из самых сложных аспектов проекта оказалась работа с рыбой – не с биологической, а с юридической точки зрения. Немецкое и европейское законодательство о благополучии животных накладывает на аквакультуру жёсткие требования.
«Мы обязаны учитывать не только рост и продуктивность рыбы, но и её благополучие, – объясняет Ульрихс. – Это сильно ограничивает возможные плотности содержания и технологические решения».
В результате многие идеи, которые могли бы повысить эффективность системы, пришлось пересматривать или вовсе откладывать. Исследователи подчёркивают: эти ограничения не воспринимаются как проблема сама по себе, но они показывают, что устойчивые технологии всегда существуют в социальном и правовом контексте, а не в вакууме.
Деньги и реальность большого эксперимента
Проект оказался заметно дороже, чем планировалось изначально. На это повлияли сразу несколько факторов: пандемия COVID-19, рост цен на строительные материалы, энергию и оборудование, а также усложнение самой системы по мере её развития.
CUBES Circle финансируется как исследовательский проект, а не как коммерческое предприятие. Это даёт команде свободу экспериментировать, но одновременно подчёркивает важный момент: переход от науки к рынку здесь совсем не очевиден.
По словам учёного, одна из задач проекта – честно показать, какие элементы такой системы в принципе могут быть экономически оправданы, а какие – нет.
Хотя CUBES Circle стремится к максимальной замкнутости, полностью автономной система пока не является – и, вероятно, не станет в ближайшее время. Рыбе по-прежнему требуются внешние источники углеводов, система зависит от внешней энергии, а некоторые биологические процессы сложно стабилизировать без вмешательства человека.
«Идея стопроцентной автономии очень привлекательна, – говорит Ульрихс. – Но реальность намного сложнее».
Вместо этого команда всё чаще говорит не об абсолютной замкнутости, а о разумных компромиссах, которые позволяют существенно снизить нагрузку на ресурсы, не создавая иллюзий полной независимости.
Что Беларуси может дать пример CUBES Circle и где здесь свои точки роста
Проект CUBES Circle – впечатляющий, но он создаётся в специфичных условиях немецкой научной среды, с большими бюджетами и возможностью десятилетиями тестировать сложные экосистемы. В Беларуси же пока подобные инновации скорее дело отдельных энтузиастов.
Например, в 202у году на окраине Белоозёрска молодая семейная пара Елена и Дмитрий превратила старый металлический цех в урбан-ферму вертикального выращивания микрозелени. Они используют гидропонику, многоярусные стеллажи и автоматическое освещение, чтобы выращивать зелень круглый год, независимо от внешней погоды. Подход, близкий по логике к идеям о контролируемой среде, которые обсуждают и создатели CUBES Circle. Такие фермы занимают очень мало пространства, более устойчивы к климатическим колебаниям и уменьшают зависимость от химических удобрений и пестицидов.
Другой пример – внедрение «умных» солнечных курятников в Мирогоще, где фермер Сергей Дубягa и местные коллеги протестировали автоматизированные модули с солнечными панелями. Эти курятники оптимизируют вентиляцию, освещение и температуру, снижая затраты на содержание птицы и существенно экономя воду. По словам фермера, солнечные панели сокращают затраты на содержание примерно в три раза, а автоматизация – расход воды наполовину.
Беларусские учёные участвуют в совместных с Россией научных проектах. Один из примеров – сотрудничество по развитию цифровых решений для городского фермерства и мультиуровневого выращивания растений, включая разработку цифровых моделей (Digital Twin) и модулей управления LED-подсветкой для повышения энергоэффективности установок. Этот проект нацелен на улучшение урожайности в городских фермах, что перекликается с глобальными задачами CUBES Circle, но адаптируется под реалии региона.
Кроме того, Беларусь демонстрирует свои достижения в AgriTech на международных выставках. В марте 2025 года беларусская делегация представляла агротехнологические разработки на выставке EXPOAGRO в Аргентине, где акцент делался на механизации, автоматизации и современных решениях для АПК – от сельхозмашин до цифровых платформ, помогающих повысить производительность.
Беларусь не стоит в стороне от глобальных трендов – автоматизация, оптимизация ресурсов, использование альтернативной энергии и цифровых решений всё чаще звучат в дискурсе, и хоть они ещё не достигают уровня сложных биоинтегрированных систем типа CUBES Circle, но уже отражают ту же логику – перехода от линейного сельского хозяйства к более устойчивым и технологичным моделям, где биология, цифровые технологии и замкнутые циклы становятся нормой, а не футуристической фантазией.