Rolnictwo o kontrolowanym środowisku łączy energooszczędne, przezroczyste panele słoneczne; niskoenergetyczne chłodzenie osuszające; rośliny jadalne tolerujące sól; i biotechnologia alg. Źródło:© 2020 KAUST; Iwan Gromicho
Wydajne kompleksy szklarniowe, w których będą uprawiane rośliny przy użyciu zasobów dostępnych na pustynnych wybrzeżach, mogą poprawić bezpieczeństwo żywnościowe milionów.
Nowe technologie można wykorzystać, aby wykorzystać mocne strony gorących, wilgotnych pustyń przybrzeżnych regionu Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej (MENA) do uprawy żywności i innych upraw.
Naukowcy z projektu KAUST wzywają do stworzenia nowej generacji rozległych kompleksów szklarniowych, wspieranych przez nowatorskie panele słoneczne, technologie chłodzenia powietrzem i postępy w rolnictwie odpornym na sól. Ich koncepcja może zapoczątkować zrównoważoną rewolucję rolniczą w przybrzeżnych regionach pustynnych na całym świecie.
„Rolnictwo o kontrolowanym środowisku (CEA) wykorzystuje zintegrowane systemy, aby ułatwić zrównoważony, lokalny wzrost upraw na dużą skalę”, mówi Kyle Lauersen, biolog syntetyczny. „Nasza wizja łączy kilka technologii opracowywanych obecnie w KAUST:energooszczędne, przezroczyste panele słoneczne; niskoenergetyczne chłodzenie osuszające; rośliny jadalne tolerujące sól; i biotechnologia alg.”
Lokalizacje przybrzeżne w regionie MENA mają duży dostęp do wody morskiej i intensywnego światła słonecznego przez cały rok. CEA umożliwia wykorzystanie wody morskiej do uprawy roślin odpornych na sól, takich jak nowo zidentyfikowane odmiany pomidorów i zielonych warzyw. Nawadnianie mieszane oznacza, że CEA miałby mniejszy wpływ na dostawy komunalne. Aby pozyskać dodatkową słodką wodę, naukowcy planują zbierać z wilgotnego powietrza.
„Jesteśmy podekscytowani rozwojem technologii chłodzenia, które wykorzystują płynne osuszacze”, mówi naukowiec Ryan Lefers. „Środki osuszające to wysoce skoncentrowane substancje, które pochłaniają wodę z powietrza — pomyśl o paczkach krzemionkowych znajdujących się w opakowaniach elektronicznych. Gdy wilgotne powietrze jest pompowane przez system płynnego osuszacza, do pochłaniania wilgoci wykorzystuje się wysoce zasolony płynny roztwór”.
Powietrze uwalniane przez system jest bardziej suche i chłodniejsze i może być cyrkulowane w szklarniach, podczas gdy przechwycona słodka woda jest odzyskiwana. Nagromadzenie nadmiernego ciepła w szklarniach jest poważnym problemem w regionie MENA. Jedno rozwiązanie pochodzi od start-upu KAUST iyris:wykorzystuje półprzezroczyste panele słoneczne jako okna. Takie panele przepuszczają światło widzialne dla wzrostu roślin, jednocześnie przekształcając energię podczerwoną (ciepło) w energię elektryczną.
Naukowcy mają również nadzieję, że połączą wzrost roślin i alg, aby wygenerować nie tylko żywność, ale także surowce biomasy do akwakultury, paszy dla zwierząt, produktów przemysłu chemicznego i biotworzyw. Glony można hodować w fotobioreaktorach wewnątrz CEA, a ta wspólna uprawa zwiększyłaby wartość wyjściową systemu.
„Widzimy niesamowity potencjał dla inspirowanych regionalnie mieszanek gatunków tolerujących sól i słodkowodnych w różnych obiektach, w zależności od wymagań rynku”, mówi Lauersen. „Coraz ważniejsze staje się wytwarzanie żywności i produktów w bliższej odległości od społeczności, które tego potrzebują. CEA zapewni również bezpieczeństwo żywnościowe, miejsca pracy i bazę ekonomiczną dla całorocznego eksportu”.
„Tutaj zaczynają się badania multidyscyplinarne”, mówi naukowiec zajmujący się roślinami Mark Tester. „Pilotażowa szklarnia CEA jest w trakcie budowy w KAUST jako część naszej firmy spin-off Red Sea Farms i będziemy współpracować z kolegami z całego uniwersytetu i nie tylko, aby zademonstrować ekscytujący potencjał CEA”.
Odniesienie:„Emerging Technologies to Enable Sustainable Controlled Environment Agriculture in the Extreme Environments of Middle East-North Africa Coastal Regions” Ryan M. Lefers, Mark Tester i Kyle J. Lauersen, 2 lipca 2020 r., Frontiers in Plant Science .
DOI:10.3389/fpls.2020.00801
