Za touto inovací stojí tým z Fakulty strojní, Fakulty elektrotechniky a informatiky a společnosti MoraviaLab. Výsledek? Čerstvá microgreens plná chuti i vitamínů přímo na talíři studentů a zaměstnanců VŠB-TUO.
Redakce univerzitního magazínu se setkala se třemi hlavními aktéry projektu: Radimem Hercíkem, Radkem Byrtusem a Jiřím Stružem. Povídali jsme si nejen o tom, jak celý koncept vznikl, ale i o technických výzvách, mezioborové spolupráci a o tom, proč je tento projekt výjimečný.
Jak jste se vlastně k projektu microgreens dostali?
R.H.: Poprvé jsem se o microgreens dozvěděl díky spolupráci s paní Šitavancovou z MoraviaLab. Brzy jsme zjistili, že se naše know-how zajímavě doplňuje, a po čase se nám podařilo projekt nejen rozjet, ale i získat podporu z programu EDIH.
J.S.: Já se o projektu dozvěděl díky Radimovi. Téma mě zaujalo nejen svým mezioborovým přesahem, ale i možností propojit technologii s udržitelným přístupem k pěstování potravin.
R.B.: I mně o projektu řekl kolega Radim. Jelikož mi bylo pěstování rostlin od dětství vždy velmi blízké, dlouho jsem nad tím nepřemýšlel a rád jsem se zapojil.
Jakou roli nebo jak konkrétně jste se na projektu podíleli? Byli jste u návrhu, vývoje, technického řešení a instalace systému?
J.S.: Já osobně jsem měl na starosti koncepční návrh konstrukce, základní pevnostní analýzy a moldflow analýzy, které byly klíčové pro optimalizaci výroby plastových dílů. Dále jsem se věnoval implementaci senzorů do konstrukce, což umožnilo sledování provozních parametrů systému v reálném čase.
R.B.: Do projektu jsem se přidal jako programátor pro část automatizace a vizualizace. Postupně však tato role nabrala rozměr i ve smyslu vést další kolegy v oblasti tvorby elektrotechnické a online části, a mimo jiné se podílet i na nasazování a testování technologie.
R.H.: Já jsem byl hlavním řešitelem a vedoucím dílčího projektu pro firmu MoraviaLab v rámci EDIH. Zodpovídal jsem za koordinaci projektového týmu na VŠB-TUO, podílel jsem se na tvorbě koncepce řídicího systému pěstební technologie microgreens a řešil technické výzvy a překážky.
Radime, jaké výzvy jste musel řešit?
R.H.: Těch výzev byla celá řada. Museli jsme například najít vhodný typ osvětlení s ohledem na výkon a spektrum, vyřešit regulaci teploty včetně chlazení, anebo zajistit elektrickou bezpečnost kořenového systému tak, aby nedošlo ke zkratu či ohrožení uživatelů vlivem kondenzace vody. Všechny tyto problémy jsme dokázali postupně vyřešit díky kombinaci testování a zkušeností z oboru.
Jaké technologie nebo principy jste tedy při vývoji systému využili?
R.B.: Jádrem celého systému je řídicí systém, tzv. programovatelný automat, který je doplněn dotykovým panelem a malým průmyslovým počítačem. Samotné ovládání svícení, zavlažování, čerpání vody má na starosti právě tento automat v rámci volitelných pěstebních scénářů. Jejich spouštění a vůbec sledování aktuálních stavů, či možnosti nastavení, zprostředkovává dotykový panel. A poslední částí je přenos dat a ovládání systému skrze online systém, který jsme pilotně vyvíjeli právě v rámci průmyslového počítače a zvolené online platformy.
J.S.: Při vývoji systému jsme na úplném začátku vycházeli ze selského rozumu a základní prostorové představivosti, což jsou klíčové vlastnosti každého strojaře, zejména konstruktéra. Tyto principy nám pomohly vytvořit první návrhy konstrukce. Následně jsme využili moderní technologie, jako je rapid prototyping, tedy rychlá výroba prototypů pomocí 3D tisku, což nám umožnilo rychle testovat a upravovat návrhy. Pro ověření pevnosti a funkčnosti konstrukce jsme použili výpočty metodou konečných prvků (MKP), které simulují chování materiálů pod zatížením. U plastových dílů jsme aplikovali moldflow analýzy, které pomáhají optimalizovat vstřikování plastu a předcházet výrobním vadám. Velkou roli hrála také spolupráce s průmyslovými partnery, se kterými jsme konzultovali konstrukční a designové úpravy jednotlivých dílů. Cílem bylo nejen technické zlepšení, ale i finanční optimalizace výroby.
V čem je podle vás vámi vytvořený systém inovativní a výjimečný oproti běžnému pěstování?
R.H.: Největší inovací je způsob, jakým rostliny získávají vodu a živiny – jejich kořeny nerostou v půdě, ale ve velmi jemné vodní mlze, která jim poskytuje ideální podmínky. Díky tomu je možné dosáhnout rychlejšího růstu, vyšší kvality a výraznější chuti microgreens. Systém je navíc vysoce efektivní, šetří vodu, energii i prostor. Tím ukazuje, že moderní technologie mohou nabídnout udržitelné řešení pro budoucí městské pěstování potravin.
R.B.: A pěkným bonusem je koncepce udržitelného pěstování, a zejména pak přínos v podobě čerstvé mikro-zeleniny nabité vitaminy a minerály.
J.S.: Za sebe bych dodal i mezioborové propojení – od mechaniky a konstrukce přes elektroniku až po biologii a udržitelnost.
Zmínili jsme mezioborové propojení. Jak tedy spolupráce probíhala?
R.H.: Projekt byl rozdělen do několika na sebe navazujících etap. Nejprve jsme analyzovali technické požadavky na systém, následně testovali jednotlivé komponenty a hledali optimální řešení. Poté jsme přistoupili k jejich hardwarové integraci, a nakonec implementovali řídicí software i propojení s cloudem. Po celou dobu probíhaly koordinační schůzky mezi MoraviaLab a VŠB-TUO, kde jsme řešili umístění systému, pěstební cykly a celou řadu technických detailů.
A co spolupráce mezi Fakultou strojní a Fakultou elektrotechniky a informatiky?
J.S.: Spolupráce mezi FS a FEI probíhala velmi dobře, i díky tomu, že jsme v minulosti již na společných projektech pracovali. Díky této zkušenosti jsme byli sladění a věděli jsme, co od sebe můžeme očekávat. Z mého pohledu je velmi cenné, a zároveň zábavné, sledovat odlišné přístupy k řešení technických problémů, které vycházejí z různých odborností. My strojaři obvykle začínáme návrhem zařízení ve 3D, provádíme výpočty a následně přistupujeme k realizaci nákupu a materiálu. Kolegové z FEI to mají trochu jinak.
R.H.: Bez kvalitní mezifakultní spolupráce bychom celý systém microgreens nedokázali zrealizovat v takové kvalitě a komplexnosti. Myslím, že projekt je důkazem, že dnešní výzkum a vývoj je často multidisciplinární a vyžaduje spolupráci různých odborností.
Když se teď podíváte na výsledek, tedy čerstvé microgreens přímo v menze, jaký máte pocit?
R.H.: Máme obrovskou radost, že se nám podařilo projekt dotáhnout do této podoby. Není to řešení do šuplíku, ale něco, co má praktický smysl a reálný užitek. Studenti a zaměstnanci univerzity si mohou přímo v menze vychutnat čerstvé microgreens, což je pro mě osobně skvělý výsledek.