¡Verduras cultivadas en una mina abandonada a 245 metros bajo tierra! Se logran avances en la investigación clave sobre plantas de cultivo

¿Se pueden cultivar verduras a más de 200 metros bajo tierra? A principios de abril, lechugas mantequilla verdes y exuberantes crecían en hileras dentro del túnel minero abandonado a una profundidad de 245 metros en la ciudad de Daye, provincia de Hubei.

Este es un resultado preliminar del proyecto de investigación «Investigación de tecnología clave para plantas industriales en minas abandonadas» , realizado conjuntamente por la Universidad de Tecnología de Hubei y la empresa Wuhan Hugong Furi Energy Technology Co., Ltd. bajo el Departamento de Ciencia y Tecnología de la provincia de Hubei . El campo experimental se encuentra en el Grupo No Ferroso de Daye Mina Tongluoshan , junto al antiguo sitio de la Mina de Cobre de Tongluoshan en la ciudad de Daye, que tiene una historia de minería de más de tres mil años .

"¡No solo se pueden cultivar lechugas bajo tierra en las minas; teóricamente, ¡cualquier planta que desees cultivar puede crecer allí!" dijo el profesor Zeng Wei, responsable de I+D del proyecto y director del Centro de Investigación de Economía y Tecnología de Baja Huella de Carbono de la Universidad Tecnológica de Hubei.

Medios técnicos para crear un entorno de crecimiento

El contenido de metales pesados está muy por debajo de los estándares de seguridad

El crecimiento de las plantas requiere condiciones naturales como temperatura, luz, agua, fertilizante y gas dióxido de carbono. ¿Cómo se pueden satisfacer estas necesidades en el subsuelo? Desde una perspectiva agrícola, el pozo minero ofrece condiciones constantes de temperatura y humedad durante todo el año. Tomando como ejemplo el nivel subterráneo a 245 metros de la Mina de Cobre de Tonglushan en Daye, la temperatura se mantiene constantemente entre 25°C y 28°C, con una humedad mantenida entre el 70% y el 80%, creando un entorno excelente para el crecimiento de las plantas. Además, la concentración de dióxido de carbono se mantiene entre 700 y 800 ppm, que es el doble que en la superficie. El dióxido de carbono se conoce como 'fertilizante aéreo para plantas'.

El problema más urgente que abordar en las minas abandonadas es la iluminación. "La dirección de investigación de nuestro equipo es la energía solar, la fotovoltaica y la baja emisión de carbono. Dentro del rango fotovoltaico visible general, solo el 10% del espectro es el efectivo necesario para las plantas. Al proporcionar la iluminación necesaria adaptada a las características de crecimiento de diferentes plantas, cultivar varias plantas bajo tierra puede convertirse en una realidad. ", dijo Zeng Wei.

"Actualmente, nuestra lechuga está creciendo muy bien, y su ciclo de crecimiento se ha acortado entre un 20% y un 40% en comparación con el cultivo en campo abierto." Zeng Wei explicó: " Lechuga subterránea" se cultiva mediante hidroponía, con suministro de nutrientes proporcionado por una máquina integrada de riego y fertilización . "Dado que la principal fuente de plagas y enfermedades en el cultivo en campo proviene del suelo, mientras que la solución nutritiva hidropónica en las fábricas vegetales subterráneas puede tratarse y reemplazarse, las verduras subterráneas pueden producirse sin uso de pesticidas."

Dado que no se requiere energía de control de temperatura, los costos de energía de producción pueden reducirse en más del 60% en comparación con las fábricas de plantas en el suelo.

"Nuestra mina abarca cientos de miles de metros cuadrados. Si aplicamos un cultivo vertical en tres capas, equivale a añadir más de mil mu de tierra cultivable", dijo Zeng Haipeng, el director de la Mina de Tonglushan.

Inicialmente, el equipo estaba preocupado por la posible contaminación de las capas del suelo en la zona minera con metales pesados. "Sin embargo, la fuente de agua utilizada para cultivar verduras no es agua subterránea, sino agua potable tratada." Tras las pruebas realizadas por el Centro de Inspección y Pruebas de Supervisión de Calidad Alimentaria del Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales (Wuhan), se descubrió que la lechuga no contenía residuos de pesticidas y no se detectaron metales pesados tóxicos como mercurio y arsénico. Además, el contenido de metales pesados característicos de los cuerpos de agua locales, como plomo, cadmio y cromo, fue incluso un orden de magnitud inferior a los estándares internacionales de seguridad alimentaria. "El agua del grifo es fácil de tratar; el método hidropónico evita los contaminantes de metales pesados en el suelo, lo que lo hace más seguro que el cultivo en campo abierto", dijo Zeng Wei.

La reutilización de minas abandonadas puede resolver el problema de empleo de los mineros

Construir fábricas de plantas subterráneas en minas abandonadas es prometedor

La idea de cultivar 'vegetales subterráneos' surgió tras una investigación. En la provincia de Hubei hay numerosos pozos mineros de fosfato abandonados, así como minas de cobre, hierro y sal que han agotado sus reservas o están cerca del final de su extracción. "Al investigar si los depósitos de relaves en la ciudad de Daye podrían utilizarse para generación fotovoltaica, descubrimos que la zona local también enfrenta comúnmente el dilema de reutilizar sitios mineros", dijo Zeng Wei.

La ciudad de Huangshi, donde se encuentra Daye, es una ciudad nacional agotada de recursos. Desde las décadas de 1960 y 1970, los recursos minerales se han vuelto extremadamente escasos, lo que ha aumentado los costos de extracción. "Las minas antiguas están vaciadas en el subsuelo hasta profundidades de 700 a 800 metros, enfrentando un alto riesgo de desastres geológicos. Para prevenir colapsos y deslizamientos, la inversión requerida para cerrar cada pozo minero alcanza cientos de millones de yuanes."

"El cierre de una mina no solo implica altos costos, sino que también provoca un gran desempleo entre los mineros", dijo Zeng Wei. Tomando la Mina de Tonglushan como ejemplo, una vez cerrada, tres o cuatro mil mineros enfrentarían el despido. Sin embargo, si se opta por transformar y modernizar la Industria, no solo se resolvería el problema de la reincorporación laboral de un gran número de mineros , sino que también se seguiría aprovechando la infraestructura existente de suministro eléctrico, ventilación, vías hidroeléctricas y recursos de comunicación.

Una fábrica de plantas en minas es un proyecto de ingeniería sistemática que abarca diversas disciplinas como la agricultura, la energía, la maquinaria, la óptica y la electrónica . El trabajo subterráneo requiere estrictas normas de seguridad , por lo que la automatización y el cultivo inteligente son una opción importante para la agricultura minera . Con este fin, el equipo del proyecto de la Universidad de Tecnología de Hubei incluye profesores de varias facultades, como la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, la Facultad de Ingeniería Mecánica, la Facultad de Ciencias y la Facultad de Economía y Gestión. El proyecto también recibió un fuerte apoyo de la Academia de Ciencias Agrícolas de Hubei, la Empresa de Tecnología Energética Furi de Wuhan Hugong, el Manzana Babilonia de Guangdong y la Mina de Cobre Lushan de No Ferrosos de Daye, donde se encuentra el proyecto, demostrando plenamente los efectos integrados de la colaboración industria-universidad y la integración interdisciplinaria.

"Se plantan verduras a ambos lados de las vías mineras existentes, se instalan todos los equipos de automatización, lo que resuelve el problema de necesitar vías fijas para ayudar a los robots inteligentes en operaciones mecánicas." Zeng Wei dijo que actualmente, el equipo de cosecha automatizada ha completado básicamente su investigación y se han realizado pruebas relevantes en el laboratorio.

Durante las dos sesiones nacionales de 2022, el académico Yuan Liang de la Academia de Ingeniería de China propuso: En 2020, China cerró 12.000 minas de carbón. Para 2030, más de 15.000 minas abandonadas requerirán su cierre, con un estimado de 7.200 millones de metros cúbicos de espacio subterráneo disponibles para su utilización. «Si se puede desarrollar el modelo de cultivo subterráneo de las fábricas de plantas, proporcionará un apoyo y ayuda significativos a la línea roja de 1.800 millones de mu de tierra cultivable del país», dijo Zeng Wei.

"La lechuga es simplemente la variedad inicial para las pruebas. A continuación, realizaremos ensayos de cultivo de hortalizas de alta gama, hierbas medicinales y flores, al tiempo que implementamos un modelo de cultivo en minas abandonadas con combinación multiespectral y cultivo vertical, que incluye la asistencia interactiva entre hongos comestibles de baja luz y alta respiración y plantas de alta luz y alta absorción de CO₂", dijo Zeng Wei.