A zöldebb üvegházak ígérete: energiahatékonyabb termesztés
Az EU által finanszírozott kutatásoknak köszönhetően a gyümölcs- és zöldségtermesztés az üvegházakban hamarosan környezetbarátabbá válhat.
2024. július 16., Bárbara Pinho
Spanyolország délkeleti részén, Almería tartományban a gazdák évente becslések szerint 2,5-3,5 millió tonna gyümölcsöt és zöldséget termesztenek az Almería „üvegháztengerének” nevezett területen. Ebben a régióban az üvegházak a láthatárig nyúlnak, több mint 40 000 hektárt (400 négyzetkilométert) lefedve.
Részben ennek a termelésnek köszönhetően a kontinens fogyasztói egész évben élvezhetik az uborkát, a paradicsomot és a dinnyét. Van azonban egy bökkenő: ezek az üvegházak nem mindig fenntarthatóak az energia- vagy vízhasználat szempontjából.
Serena Danesi a svájci Zürichben található Energia Rendszerek és Folyadék Mérnöki Intézet (IEFE) kutatási munkatársa. A hőtechnika és hővisszanyerés szakértője, és az elmúlt négy évben vezette az EU által finanszírozott TheGreefa projektet, amelynek célja egy új, energiahatékonyabb és környezetbarátabb rendszer kidolgozása az üvegházak hőmérséklet- és páratartalom-szabályozására.
Ha Európa el akarja érni éghajlati céljait, és meg akarja határozni a fenntartható élelmiszer-termelés standardjait – amelyet a 2020-ban elfogadott EU „Farm to Fork” stratégiája tűzött ki célul –, akkor az üvegházi gazdálkodás fenntarthatóságának javítása kulcsfontosságú kérdés lesz.
„Ha egész évben uborkát, paradicsomot és görögdinnyét akarunk enni, tudatában kell lennünk, hogy termesztésük sok energiát és vizet fogyaszt,” mondta Danesi.
Klímavezérlés
Az éghajlati viszonyok változása és a növények növekedési környezetének nagyobb ellenőrzési igénye az üvegházi termesztés gyors bővüléséhez vezetett Európa-szerte.
2018-ban becslések szerint Európában körülbelül 210 000 hektár (2100 négyzetkilométer) üvegház volt, különösen magas koncentrációval Spanyolországban (70 000 ha), Olaszországban (42 800 ha), Franciaországban, Hollandiában, valamint Közép- és Kelet-Európában.
Az üvegházak energiaigénye azonban helytől függően eltérő. A TheGreefa projekt Olaszország, Franciaország, Németország, Spanyolország, Svájc, Lengyelország és Tunézia kutatóit egyesíti, hogy megvizsgálják, hogyan teljesít javasolt rendszerük különböző éghajlati övezetekben.
„Közép-Európában az üvegházaknak fűtésre van szükségük, mert ott hideg van. Másrészt Spanyolországban nyáron hűtésre van szükségük,” mondta Danesi. „Tehát Európa különböző részein különböző problémák vannak.”
A hőmérsékleten kívül a páratartalom szabályozása is probléma. Amint a víz a növényekből elpárolog, egy „transzspirációnak” nevezett folyamat során, a páratartalom szintje megemelkedik és veszélyesen magas lehet. A magas páratartalom gombás betegségeket okozhat, amelyek könnyen elterjedhetnek és elpusztíthatják a termést. Ráadásul, ha a páratartalom túl magas, a növény nem tud normálisan transzspirálni és elpusztul.
Hő a páratartalomból
A TheGreefa kutatói által javasolt zseniális megoldás lehetővé teszi az üvegház tulajdonosai számára, hogy a növények által természetesen kibocsátott nedvességet hőtermelésre használják. Ezáltal lehetővé válik a felesleges páratartalomból tiszta víz visszanyerése is, így mind a víz, mind az energia megtakarítható.
Egy sóoldat elnyeli az üvegházban megnövekedett nedvességet, és egy termokémiai reakció során hőt szabadít fel.
„Lehetőségünk van egyszerre párátlanítani a levegőt és hőt termelni,” mondta Danesi.
További előnye, hogy ez az abszorpciós folyamat kiküszöböli a szellőztetés szükségességét, drasztikusan csökkentve a hőveszteséget, amikor az ablakokat ki kell nyitni a felesleges nedvesség eltávolítása érdekében.
Miután a sóoldat annyi vizet elnyelt, amennyit csak tud, alacsony szintű hővel regenerálható, amelyet a felesleges napenergia termel. Ez elválasztja a sót és a vizet, így a sóoldat készen áll a tárolásra és újrahasználatra, amikor szükséges.
A sóoldat által létrehozott dehidratáló hatás friss termékek, például gyógynövények és gyümölcsök szárítására is használható, hogy meghosszabbítsák azok eltarthatóságát. Mivel alacsony hőmérsékleten működik, az illat és az íz megmarad.
A technológiát Svájcban és Tunéziában található üvegházakban tesztelték. Svájcban a fűtésre és a szezonális tárolásra összpontosítottak, míg a déli országokban az energiahatékonyságra és a vízvisszanyerésre helyezték a hangsúlyt.
„Most értékeljük az eredményeket, és némi energiatakarékosságot tapasztaltunk,” mondta Danesi. „A svájci üvegházban rendszerünk 50%-kal csökkentette a hőenergia szükségletet.”
Bár ígéretes, ennek a technológiának a széleskörű alkalmazása a kereskedelmi üvegházakban még messze van. A kísérleti tesztelések egyelőre kisebb környezetben folytatódnak, mielőtt nagyobb méretre váltanának.
A mezőgazdaság napenergiával működik
Az üvegházak fenntarthatóbbá válásának egy másik módja az lehetne, hogy kihasználják, hogy ezek a struktúrák nagy területeket foglalnak el, amelyeket napfény áraszt el. Ez egyedi helyzetbe hozza az üvegházakat, hogy a napfényt tiszta villamos energia előállítására használják.
Azonban egy kihívás, hogy a napelemek átlátszatlanok, így nem helyezhetők a növények fölé, különben azok nem fognak növekedni. Ezt a kihívást vállalta Nick Kanopoulos villamosmérnök az EU által finanszírozott, hároméves PanePowerSW nevű projektben, amely 2021-ben zárult le.
Nick Kanopoulos a görögországi Thesszalonikiben található, új generációs napenergia-technológiára szakosodott Brite Solar startup cég vezérigazgatója.
„Olyan napelemet akartunk építeni, amely alkalmas a mezőgazdaságra, hogy ugyanazon a területen termelhessünk növényeket és energiát, anélkül hogy egyik akadályozná a másikat,” mondta.
Kanopoulos és csapata nanomateriellel bevont napelemet fejlesztett ki, amely elnyeli a napfény UV tartományában lévő fényszemcséket, amelyek sem a fotovoltaikus panelek, sem a növények növekedése szempontjából nem hasznosak. Ezután ezeket
azokat a látható spektrum vörös és kék tartományában sugározza, amelyek mindkettő számára hasznosak.
Így a látható fény átjuthat a paneleken, miközben növeli mind az elektromos energia termelését, mind a fotoszintézist, így a technológia ideális az üvegházakban való használatra.
A tiszta energia előnyei
A csapat Görögországban, Spanyolországban, az Egyesült Államokban és Szingapúrban lévő üvegházakban, valamint Németországban, Franciaországban, Hollandiában és Romániában lévő szántóföldi termesztésben tesztelte a paneleket. A teszteket különböző növényekkel, köztük paradicsommal, áfonyával, dísznövényekkel és körtefákkal végezték. Eredményeik azt mutatták, hogy a gazdák jelentősen csökkenthetik szén-dioxid-lábnyomukat, miközben tiszta energiát termelnek és növényeket termesztenek.
Amellett, hogy a gazdák saját energiát termelhetnek, az innovatív üvegházszerkezet további előnyöket kínál. Összegyűjti az esővizet a növények öntözéséhez, és védelmet nyújt a kedvezőtlen időjárás ellen. Emellett csökkenti a vízpárolgást, így jelentősen csökken az öntözéshez szükséges víz mennyisége – körülbelül 20-40%-kal.
Kanopoulos csapata most bővül, és egy gyárat építenek Görögországban, hogy automatizálják és felgyorsítsák a napenergia-üveg gyártását. Azt mondta, hogy ezzel a gyárral a cég képes lesz egyetlen gyártósoron kombinálni a nanobevonat alkalmazását a napelem-összeszereléssel.
Ez segíteni fog nekik, hogy több ügyfelet érjenek el, mind kicsi, mind nagy gazdákat, a mezőgazdasági szektor fenntarthatóbbá tétele érdekében.
„Úgy gondoljuk, hogy ennek a technológiának a széles körű alkalmazása nagymértékben csökkenti a mezőgazdaság szén-dioxid-kibocsátását, és hozzájárul a fenntartható élelmiszertermeléshez,” mondta Kanopoulos.
https://projects.research-and-...
A cikkben szereplő kutatás az EU Horizon Programja által finanszírozott. Az interjúalanyok véleményei nem feltétlenül tükrözik az Európai Bizottság álláspontját. Ha tetszett ez a cikk, kérjük, fontolja meg, hogy megosztja a közösségi médiában.
