Vegetais cultivados em uma mina abandonada a 245 metros de profundidade! Avanços alcançados na pesquisa-chave sobre fábricas de plantas

É possível cultivar vegetais a mais de 200 metros abaixo da terra? No início de abril, alfaces manteiga verdejantes e saudáveis cresciam em fileiras dentro do túnel de mina abandonado a uma profundidade de 245 metros na cidade de Daye, província de Hubei.

Este é um resultado preliminar do projeto de pesquisa «Pesquisa de Tecnologia Chave para Fábricas de Plantas em Minas Abandonadas» , realizado conjuntamente pela Universidade de Tecnologia de Hubei e pela Empresa de Tecnologia Energética Wuhan Hugong Furi Co., Ltd. sob o Departamento de Ciência e Tecnologia da Província de Hubei . O campo experimental está localizado no Grupo Não Ferroso de Daye Mina Tongluoshan , adjacente ao antigo sítio da Mina de Cobre de Tongluoshan na cidade de Daye, que possui uma história de mineração de mais de três mil anos .

"Não apenas alfaces podem ser cultivadas sob terra em minas; teoricamente, qualquer planta que você deseje cultivar pode ser produzida lá!" disse o professor Zeng Wei, líder de P&D do projeto e diretor do Centro de Pesquisa em Economia e Tecnologia de Baixo Carbono da Universidade Tecnológica de Hubei.

Meios técnicos para criar um ambiente de crescimento

O teor de metais pesados está muito abaixo dos padrões de segurança

O crescimento das plantas requer condições naturais como temperatura, luz, água, fertilizante e gás dióxido de carbono. Como essas necessidades podem ser atendidas no subsolo? Do ponto de vista agrícola, o poço da mina oferece condições constantes de temperatura e umidade durante todo o ano. Tomando como exemplo o nível subterrâneo a 245 metros da Mina de Cobre de Tonglushan em Daye, a temperatura permanece consistentemente entre 25°C e 28°C, com a umidade mantida entre 70% e 80%, criando um ambiente excelente para o crescimento das plantas. Além disso, a concentração de dióxido de carbono fica entre 700 e 800 ppm, o dobro do que na superfície. O dióxido de carbono é conhecido como 'adubo aéreo para plantas'.

O problema mais premente a resolver em minas abandonadas é o da iluminação. "A direção de pesquisa da nossa equipe é energia solar, fotovoltaica e baixo carbono. Dentro da faixa fotovoltaica visível geral, apenas 10% do espectro é o efetivo necessário pelas plantas. Ao fornecer a iluminação necessária adaptada às características de crescimento de diferentes plantas, cultivar várias plantas subterraneamente pode tornar-se uma realidade. ", disse Zeng Wei.

"Atualmente, nossa alface está crescendo muito bem, e seu ciclo de crescimento foi reduzido em 20% a 40% em comparação com o cultivo em campo aberto." Zeng Wei explicou: " Alface subterrânea" é cultivada por meio de hidroponia, com fornecimento de nutrientes fornecido por uma máquina integrada de irrigação e fertilização . "Como a principal fonte de pragas e doenças no cultivo em campo vem do solo, enquanto a solução nutritiva hidropônica nas fábricas vegetais subterrâneas pode ser tratada e substituída, os vegetais subterrâneos podem ser produzidos sem uso de pesticidas."

Como não é necessária energia de controle de temperatura, os custos de energia de produção podem ser reduzidos em mais de 60% em comparação com as fábricas de plantas no solo.

"Nossa mina cobre centenas de milhares de metros quadrados. Se implementarmos o cultivo vertical em três camadas, isso equivale a adicionar mais de mil mu de terra arável", disse Zeng Haipeng, o gerente da Mina de Tonglushan.

Inicialmente, a equipe estava preocupada com a possível contaminação das camadas do solo na área de mineração por metais pesados. "No entanto, a fonte de água utilizada para o cultivo de vegetais não é água subterrânea, mas sim água encanada tratada." Após os testes realizados pelo Centro de Inspeção e Teste de Qualidade de Alimentos do Ministério da Agricultura e Assuntos Rurais (Wuhan), foi constatado que a alface não continha resíduos de pesticidas e metais pesados tóxicos como mercúrio e arsênio não foram detectados. Além disso, o teor de metais pesados típicos dos corpos d'água locais, como chumbo, cádmio e cromo, foi até uma ordem de grandeza inferior aos padrões internacionais de segurança alimentar. "A água da torneira é fácil de tratar; o método hidropônico evita poluentes de metais pesados no solo, tornando-o mais seguro do que o cultivo em campo aberto", disse Zeng Wei.

A reutilização de minas abandonadas pode resolver o problema de emprego dos mineiros

Construir fábricas de plantas subterrâneas em minas abandonadas é promissor

A ideia de cultivar 'hortaliças subterrâneas' surgiu durante uma pesquisa. A província de Hubei possui muitas poças de minas de fosfato abandonadas, além de minas de cobre, ferro e sal cujas reservas foram esgotadas ou estão próximas do fim da extração. "Ao investigar se os depósitos de rejeitos na cidade de Daye poderiam ser utilizados para geração fotovoltaica, descobrimos que a região local também enfrenta comumente o dilema de reutilizar áreas mineiras", disse Zeng Wei.

A cidade de Huangshi, onde fica Daye, é uma cidade nacional com recursos esgotados. Desde as décadas de 1960 e 1970, os recursos minerais tornaram-se extremamente escassos, levando ao aumento dos custos de extração. "As antigas minas estão vazadas no subsolo até profundidades de 700 a 800 metros, enfrentando um alto risco de desastres geológicos. Para prevenir colapsos e deslizamentos, o investimento necessário para fechar cada poço mineiro chega a centenas de milhões de iuans."

"O fechamento de uma mina não só gera altos custos, mas também leva ao desemprego em massa dos mineiros", disse Zeng Wei. Tomando a Mina de Tonglushan como exemplo, uma vez fechada, três a quatro mil mineiros enfrentariam o desemprego. No entanto, se a escolha for transformar e modernizar a Indústria, isso não só resolveria o problema de realocação de um grande número de mineiros , como também permitiria continuar a utilizar os recursos existentes de fornecimento de energia, ventilação, trilhos hidrelétricos e comunicações.

Uma fábrica de plantas em minas é um projeto de engenharia sistêmico que envolve várias disciplinas, como agricultura, energia, máquinas, ótica e eletrônica . O trabalho subterrâneo exige normas rigorosas de segurança , tornando a automação e o cultivo inteligente uma opção importante para a agricultura mineira . Para isso, a equipe do projeto da Universidade de Tecnologia de Hubei inclui professores de várias faculdades, incluindo a Faculdade de Engenharia Elétrica e Eletrônica, a Faculdade de Engenharia Mecânica, a Faculdade de Ciências e a Faculdade de Economia e Gestão. O projeto também recebeu forte apoio da Academia de Ciências Agrícolas de Hubei, da Empresa de Tecnologia Energética Furi de Wuhan Hugong, do Sítio Babilônia de Guangdong e da Mina de Cobre Lushan de Não Ferrosos de Daye, onde o projeto está localizado, demonstrando plenamente os efeitos integrados da colaboração indústria-universidade e da integração interdisciplinar.

"Legumes são plantados em ambos os lados dos trilhos mineiros existentes, todos os equipamentos de automação são instalados, o que resolve o problema de precisar de trilhos fixos para auxiliar robôs inteligentes em operações mecânicas." Zeng Wei disse que atualmente, o equipamento de colheita automatizada basicamente concluiu sua pesquisa e testes relevantes foram realizados no laboratório.

Durante as duas sessões nacionais de 2022, o acadêmico Yuan Liang da Academia de Engenharia da China propôs: Em 2020, a China fechou 12.000 minas de carvão. Até 2030, mais de 15.000 minas abandonadas precisarão ser fechadas, com um estimado de 7,2 bilhões de metros cúbicos de espaço subterrâneo disponíveis para utilização. «Se o modelo de cultivo subterrâneo das fábricas de plantas puder ser desenvolvido, fornecerá suporte e ajuda significativos à linha vermelha de 1,8 bilhão de mu de terra arável do país», disse Zeng Wei.

"A alface é apenas a variedade inicial para os testes. Em seguida, realizaremos ensaios de plantio de hortaliças de alto padrão, ervas medicinais e flores, ao mesmo tempo em que implementamos um modelo de cultivo em minas abandonadas com combinação multiespectral e cultivo vertical, com assistência interativa entre cogumelos comestíveis de baixa luminosidade e alta respiração e plantas de alta luminosidade e alta absorção de CO₂", disse Zeng Wei.