Овощи выращены в заброшенной шахте на глубине 245 метров! Достижения в ключевых исследованиях по технологиям растительных фабрик

Можно ли выращивать овощи на глубине более 200 метров под землёй? В начале апреля в заброшенном шахтном туннеле на глубине 245 метров в городе Дайе провинции Хубэй пышно росли ряды зелёного салата «масляный».

Это предварительный результат научно-исследовательского проекта «Исследование ключевых технологий для растительных фабрик в заброшенных шахтах» , совместно реализованного Хубэйским университетом технологий и компанией Ухань Хугунг Фури Энерджи Текнолоджи Ко., Лтд. под эгидой Департамента науки и техники провинции Хубэй . Экспериментальное поле расположено на территории группы Нефеллиновых руд Дайе шахта Тунлушань , рядом с древним местом добычи меди Тунлушань в городе Дайе, имеющим историю добычи более трёх тысяч лет .

"В шахтах под землёй можно выращивать не только салат; теоретически там можно вырастить любое растение, которое вы пожелаете!" — сказал профессор Цзэн Вэй, руководитель проекта по НИОКР и директор Центра исследований низкоуглеродной экономики и технологий Хубэйского технологического университета.

Технические средства для создания среды роста

Содержание тяжелых металлов значительно ниже норм безопасности

Для роста растений необходимы естественные условия: температура, свет, вода, удобрения и газ углекислый газ. Как можно обеспечить эти потребности под землей? С сельскохозяйственной точки зрения шахтный ствол предлагает постоянные в течение всего года условия температуры и влажности. В качестве примера можно привести подземный уровень на глубине 245 метров в медном руднике Тунлушань в городе Дайе: температура стабильно держится в диапазоне от 25°C до 28°C, влажность поддерживается на уровне 70–80%, что создает отличную среду для роста растений. Кроме того, концентрация углекислого газа составляет от 700 до 800 ppm, что в два раза выше, чем на поверхности. Углекислый газ называют «воздушным удобрением для растений».

Самой насущной проблемой, требующей решения в заброшенных шахтах, является освещение. «Направление наших исследований — солнечная энергетика, фотоэлектрика и низкоуглеродные технологии. В общем видимом фотоэлектрическом диапазоне только 10% спектра составляет эффективный для растений . Обеспечивая необходимое освещение с учетом особенностей роста различных растений, выращивание разнообразных растений под землей может стать реальностью. », — сказал Цзэн Вэй.

"В настоящее время наш салат растет очень хорошо, и его цикл роста сокращен на 20%~40% по сравнению с полевым выращиванием." Цзэн Вэй представил: " Подземный салат" выращивается методом гидропоники, при этом питательные вещества подаются через интегрированную систему полива и внесения удобрений . "Поскольку основным источником вредителей и болезней при полевом выращивании является почва, тогда как питательный раствор гидропоники в подземных растительных фабриках может обрабатываться и заменяться, подземные овощи могут производиться без использования пестицидов."

Поскольку не требуется энергия для контроля температуры, затраты на производственную энергию могут быть снижены более чем на 60% по сравнению с наземными заводскими фермами растений.

"Наша шахта занимает сотни тысяч квадратных метров. Если мы реализуем трёхъярусное вертикальное земледелие, это эквивалентно добавлению более тысячи му пахотных земель", — сказал Цзэн Хайпэн, директор шахты Тунлушань.

Изначально команда опасалась, что пласты грунта в горнодобывающем районе могут быть загрязнены тяжелыми металлами. «Однако для выращивания овощей используется не грунтовая вода, а очищенная водопроводная вода». После испытаний, проведенных Центром контроля качества пищевых продуктов и тестирования Министерства сельского хозяйства и сельских дел КНР (Ухань), было установлено, что салат не содержит остатков пестицидов, а токсичные тяжелые металлы, такие как ртуть и мышьяк, не были обнаружены. Более того, содержание тяжелых металлов, характерных для местных водоемов, таких как свинец, кадмий и хром, оказалось даже на порядок ниже международных стандартов безопасности пищевых продуктов. «Водопроводную воду легко обрабатывать; метод гидропоники исключает загрязнение почвы тяжелыми металлами, что делает его более безопасным по сравнению с открытым грунтом», — сказал Цзэн Вэй.

Повторное использование заброшенных шахт может решить проблему занятости шахтёров

Создание подземных растительных фабрик в заброшенных шахтах перспективно

Идея выращивания «подземных овощей» возникла в результате исследования. В провинции Хубэй имеется множество заброшенных шахт фосфатных рудников, а также медных, железных и соляных шахт, запасы которых исчерпаны или находятся на завершающей стадии добычи. «При изучении возможности использования хвостохранилищ в городе Дайе для солнечной энергетики мы обнаружили, что местность также сталкивается с распространенной проблемой повторного использования горнодобывающих объектов», — сказал Цзэн Вэй.

Город Хуанши, где находится Дае, является национальным городом с истощенными ресурсами. С 1960-х и 1970-х годов минеральные ресурсы стали крайне ограниченными, что привело к росту затрат на добычу. «Старые шахты имеют пустоты под землей на глубине от 700 до 800 метров, что создает высокий риск геологических катастроф. Для предотвращения обрушений и оползней инвестиции, необходимые для закрытия каждой шахты, достигают сотен миллионов юаней».

"Закрытие шахты не только влечёт за собой высокие затраты, но и приводит к массовой безработице среди шахтёров", — сказал Цзэн Вэй. Возьмём в качестве примера шахту Тунлушань: после её закрытия три-четыре тысячи шахтёров окажутся перед угрозой увольнения. Однако если выбрать путь трансформации и модернизации Отрасли, это не только решит проблему повторного трудоустройства большого числа шахтёров , но и позволит продолжить использование существующей инфраструктуры электроснабжения, вентиляции, гидроэлектрических путей и коммуникационных ресурсов.

Завод растений в шахте представляет собой системный инженерный проект, охватывающий различные дисциплины, такие как сельское хозяйство, энергетика, машиностроение, оптика и электроника . Работа под землей требует строгих норм безопасности , что делает автоматизацию и интеллектуальное выращивание важным вариантом для сельского хозяйства в шахтах . Для этого команда проекта Университета технологий Хубэй включает профессоров из нескольких факультетов, включая Факультет электротехники и электроники, Факультет машиностроения, Научный факультет и Факультет экономики и управления. Проект также получил сильную поддержку от Академии сельскохозяйственных наук провинции Хубэй, компании «Ухань Хугун Фури» по энергетическим технологиям, поместья «Бабилон» в Гуандуне и рудника «Дайе Нефть Медь Лущань», где расположен проект, что полностью демонстрирует интегрированные эффекты сотрудничества между промышленностью и академией, а также междисциплинарной интеграции.

"Овощи высаживаются по обеим сторонам существующих шахтных рельсов, устанавливается всё автоматизированное оборудование, что решает проблему необходимости фиксированных рельсов для помощи интеллектуальным роботам в механических операциях." Цзэн Вэй сказал, что в настоящее время оборудование для автоматической уборки урожая в основном завершило исследования, и в лаборатории были проведены соответствующие испытания.

Во время двух сессий Национального собрания в 2022 году академик Китайской академии инженерных наук Юань Лян предложил: в 2020 году Китай закрыл 12 000 угольных шахт. К 2030 году более 15 000 заброшенных шахт потребуют закрытия, при этом прогнозируется возможность использования подземного пространства объёмом 7,2 млрд кубических метров. «Если удастся развить модель подземного выращивания в заводских условиях, это окажет значительную поддержку и помощь в сохранении государственной красной черты в 1,8 млрд му пахотных земель», — сказал Цзэн Вэй.

"Салат — это лишь начальный сорт для испытаний. В дальнейшем мы проведем испытания по выращиванию высококачественных овощей, лекарственных трав и цветов, одновременно внедрив в заброшенных шахтах модель вертикального выращивания с использованием многоцветового спектра, обеспечивающую взаимодополняющее взаимодействие между съедобными грибами с низким уровнем освещения и высоким дыханием и растениями с высоким уровнем освещения и высокой поглощающей способностью к углекислому газу», — сказал Цзэн Вэй.