Légumes cultivés dans une mine abandonnée à 245 mètres sous terre ! Résultats obtenus dans les recherches clés sur les usines végétales

Peut-on cultiver des légumes à plus de 200 mètres sous terre ? Au début avril, de la laitue beurre verte et luxuriante poussait en rangées dans un tunnel minier abandonné à une profondeur de 245 mètres dans la ville de Daye, province du Hubei.

Il s'agit d'un résultat préliminaire du projet de recherche «Recherche sur les technologies clés pour les usines végétales dans les mines abandonnées» , mené conjointement par l'Université des Technologies de Hubei et la société Wuhan Hugong Furi Energy Technology Co., Ltd. sous l'égide du Département des Sciences et de la Technologie de la province de Hubei . Le champ expérimental est situé au sein du groupe Daye Non-Ferrous mine de Tongluoshan , à côté du site ancien de la mine de cuivre de Tongluoshan dans la ville de Daye, qui possède une histoire d'extraction de plus de trois mille ans .

"Ce n'est pas seulement de la laitue qui peut être cultivée sous terre dans les mines ; théoriquement, toutes les plantes que vous souhaitez cultiver peuvent y être produites !" a déclaré le professeur Zeng Wei, responsable de la R&D du projet et directeur du Centre de recherche sur l'économie et la technologie à faible carbone de l'Université technologique de Hubei.

Moyens techniques pour créer un environnement de croissance

La teneur en métaux lourds est bien inférieure aux normes de sécurité

La croissance des plantes nécessite des conditions naturelles telles que la température, la lumière, l'eau, les engrais et le gaz dioxyde de carbone. Comment ces besoins peuvent-ils être satisfaits sous terre ? D'un point de vue agricole, le puits de la mine offre des conditions constantes de température et d'humidité tout au long de l'année. Prenons l'exemple du niveau souterrain à 245 mètres de la mine de cuivre de Tonglushan à Daye : la température reste constamment comprise entre 25°C et 28°C, avec une humidité maintenue entre 70 % et 80 %, créant ainsi un environnement idéal pour la croissance des plantes. De plus, la concentration de dioxyde de carbone se situe entre 700 et 800 ppm, soit le double de celle de la surface. Le dioxyde de carbone est connu sous le nom de « fertilisant aérien pour les plantes ».

Le problème le plus urgent à résoudre dans les mines abandonnées est celui de l'éclairage. « La direction de recherche de notre équipe est l'énergie solaire, le photovoltaïque et le faible carbone. Dans la plage photovoltaïque visible générale, seul 10% du spectre est le efficace nécessaire aux plantes. En fournissant l'éclairage nécessaire adapté aux caractéristiques de croissance de différentes plantes, cultiver diverses plantes sous terre peut devenir une réalité. », a déclaré Zeng Wei.

"Actuellement, notre laitue pousse très bien, et son cycle de croissance est réduit de 20% à 40% par rapport à la culture en plein champ." Zeng Wei a présenté : " Laitue souterraine" est cultivée par hydroponie, avec une alimentation en nutriments fournie par une machine intégrée d'irrigation et de fertilisation . "Puisque la principale source de ravageurs et de maladies dans la culture en plein champ provient du sol, tandis que la solution nutritive hydroponique dans les usines végétales souterraines peut être traitée et remplacée, les légumes souterrains peuvent être produits sans utilisation de pesticides."

Comme aucune énergie de contrôle de température n'est requise, les coûts énergétiques de production peuvent être réduits de plus de 60 % par rapport aux usines de plantes au sol.

"Notre mine couvre des centaines de milliers de mètres carrés. Si nous mettons en œuvre une culture verticale à trois niveaux, cela équivaut à ajouter plus de mille mu de terres arables", a déclaré Zeng Haipeng, le directeur de la mine de Tonglushan.

Au départ, l'équipe craignait que les strates du sol dans la zone minière ne soient contaminées par des métaux lourds. « Cependant, la source d'eau utilisée pour cultiver les légumes n'est pas une eau souterraine, mais de l'eau du robinet traitée. » Après les tests effectués par le Centre de surveillance et d'essai de la qualité alimentaire du ministère de l'Agriculture et des affaires rurales (Wuhan), il a été constaté que la laitue ne contenait aucun résidu de pesticides et qu'aucun métal lourd toxique tel que le mercure et l'arsenic n'a été détecté. De plus, la teneur en métaux lourds spécifiques aux masses d'eau locales, telles que le plomb, le cadmium et le chrome, était même d'un ordre de grandeur inférieure aux normes internationales de sécurité alimentaire. « L'eau du robinet est facile à traiter ; la méthode hydroponique évite les polluants métalliques lourds dans le sol, ce qui la rend plus sûre que la culture en plein champ », a déclaré Zeng Wei.

La réutilisation des mines abandonnées peut résoudre le problème d'emploi des mineurs

La construction d'usines végétales souterraines dans des mines abandonnées est prometteuse

L'idée de cultiver des « légumes souterrains » est née d'une enquête. La province du Hubei compte de nombreuses puits miniers de phosphates abandonnés, ainsi que des mines de cuivre, de fer et de sel dont les réserves sont épuisées ou qui sont en phase finale d'extraction. « Lors de l'enquête sur la possibilité d'utiliser les bassins de décantation dans la ville de Daye pour la production photovoltaïque, nous avons constaté que la région locale fait également face à un problème courant de réutilisation des sites miniers », a déclaré Zeng Wei.

La ville de Huangshi, où se trouve Daye, est une ville nationale aux ressources épuisées. Depuis les années 1960 et 1970, les ressources minières sont devenues extrêmement rares, entraînant une augmentation des coûts d'extraction. « Les anciennes mines sont creusées à l'intérieur du sous-sol jusqu'à des profondeurs de 700 à 800 mètres, présentant un risque élevé de catastrophes géologiques. Pour prévenir les effondrements et les glissements de terrain, l'investissement requis pour fermer chaque puits minier atteint des centaines de millions de yuans. »

"La fermeture d'une mine n'entraîne pas seulement des coûts élevés, mais provoque également un chômage massif parmi les mineurs", a déclaré Zeng Wei. Prenons l'exemple de la mine de Tonglushan : une fois fermée, trois à quatre mille mineurs seraient confrontés au licenciement. Cependant, si le choix est fait de transformer et de moderniser l'Industrie, cela non seulement résoudrait le problème de la réinsertion professionnelle d'un grand nombre de mineurs , mais permettrait également de continuer à utiliser les ressources existantes en matière d'alimentation électrique, de ventilation, de voies ferroviaires hydroélectriques et de communications.

Une usine de plantes minière est un projet d'ingénierie systématique impliquant diverses disciplines telles que l'agriculture, l'énergie, la mécanique, l'optique et l'électronique . Le travail souterrain nécessite des normes de sécurité strictes , faisant de l'automatisation et de la culture intelligente une option importante pour l'agriculture minière . À cet effet, l'équipe du projet de l'Université de technologie de Hubei comprend des professeurs de plusieurs facultés, notamment la Faculté de génie électrique et électronique, la Faculté de génie mécanique, la Faculté des sciences et la Faculté d'économie et de gestion. Le projet a également reçu un soutien solide de l'Académie des sciences agricoles de Hubei, de la société Wuhuan Hugong Furi Technologies énergétiques, du domaine Babylone à Guangdong et de la mine de cuivre de Daye Non-Ferrous Lushan où le projet est situé, démontrant pleinement les effets intégrés de la collaboration industrie-université et de l'intégration interdisciplinaire.

"Des légumes sont plantés de part et d'autre des rails miniers existants, tous les équipements d'automatisation sont installés, ce qui résout le problème du besoin de rails fixes pour aider les robots intelligents dans les opérations mécaniques." Zeng Wei a déclaré que l'équipement de récolte automatisé a essentiellement terminé ses recherches et que des essais pertinents ont été menés en laboratoire.

Lors des deux sessions nationales de 2022, l'académicien Yuan Liang de l'Académie d'ingénierie de Chine a proposé : en 2020, la Chine a fermé 12 000 mines de charbon. D'ici 2030, plus de 15 000 mines abandonnées devront être fermées, avec une estimation de 7,2 milliards de mètres cubes d'espace souterrain disponibles pour utilisation. « Si le modèle de culture souterraine des usines végétales peut être développé, cela apportera un soutien et une aide considérables à la ligne rouge nationale de 1,8 milliard de mu de terres arables », a déclaré Zeng Wei.

"La laitue n'est que la première variété testée. À l'étape suivante, nous mènerons des essais de culture de légumes haut de gamme, d'herbes médicinales et de fleurs, tout en mettant en œuvre dans les mines abandonnées un modèle de culture verticale combinant plusieurs spectres lumineux, avec une assistance interactive entre les champignons comestibles à faible luminosité et forte respiration et les plantes à forte luminosité et forte absorption du dioxyde de carbone", a déclaré Zeng Wei.