より環境に優しい温室は、よりエネルギー効率の高い栽培力を約束します
温室での果物や野菜の栽培は、EU資金による研究のおかげで、まもなくより環境に優しいものになるかもしれません。
2024年7月16日、バーバラ・ピーニョ著
スペイン南東部のアルメリア県では、農家が毎年推定250万～350万トンの果物や野菜を「温室の海」として知られる場所で栽培しています。この地域では、温室が見渡す限り広がっており、面積は40,000ヘクタール（400平方キロメートル）を超えています。
この生産のおかげで、消費者は一年中、キュウリ、トマト、メロンなどの食物を楽しむことができます。しかし問題があります。これらの温室は、エネルギーや水の使用に関して必ずしも持続可能ではありません。
セレナ・ダネシは、スイスのチューリッヒにあるエネルギーシステム・流体工学研究所（IEFE）の研究員です。彼女は熱工学と熱回収を専門としており、過去4年間にわたり、EUから資金提供を受けたTheGreefaプロジェクトを率いてきました。このプロジェクトは、温室の温度と湿度を制御するための、よりエネルギー効率が高く環境に優しい新しいシステムを開発することを目的としています。
ヨーロッパが気候目標を達成し、持続可能な食品生産の基準を設定することを望むならば、2020年に採択されたEUの「Farm to Fork」戦略に掲げられた目標である温室農業の持続可能性を改善することが重要な課題となるでしょう。
「一年中キュウリ、トマト、スイカを食べたいのであれば、それらの栽培には多くのエネルギーと水が消費されることを認識する必要があります」とダネシは言います。
気候制御
気候条件の変化と作物の生育環境をより制御する必要性から、ヨーロッパ全土で商業的な温室栽培が急速に拡大しています。
2018年には、ヨーロッパには約210,000ヘクタール（2,100平方キロメートル）の温室があると推定され、特にスペイン（70,000ヘクタール）、イタリア（42,800ヘクタール）、フランス、オランダ、中央・東ヨーロッパに集中しています。
しかし、温室のエネルギー需要は場所によって異なります。TheGreefaは、イタリア、フランス、ドイツ、スペイン、スイス、ポーランド、チュニジアの研究者を集めて、提案されたシステムが異なる気候帯でどのように機能するかを調査しています。
「中欧の温室は寒いため暖房が必要です。一方、スペインでは夏に冷却が必要です」とダネシは言います。「したがって、ヨーロッパの異なる地域には異なる問題があります。」
温度に加えて、湿度の制御も問題です。植物から水が蒸発する過程である「蒸散」により、湿度レベルが上昇し、危険なほど高くなることがあります。高湿度は、容易に広がって作物を破壊する真菌性疾患を引き起こす可能性があります。さらに、湿度が高すぎると、植物は正常に蒸散できず、死んでしまいます。
湿度からの熱
TheGreefaの研究者が提案する巧妙な解決策により、温室所有者は植物から自然に放出される湿気を利用して熱を生成できます。また、過剰な湿度から純水を回収することも可能で、水とエネルギーの両方を節約できます。
塩溶液が温室内の増加した湿気を吸収し、熱化学反応によって熱を放出します。
「私たちは同時に空気を除湿し、熱を生成することができます」とダネシは言います。
さらに、この吸収プロセスにより、換気の必要がなくなり、窓を開けて余分な湿気を取り除く必要がある場合に失われる熱量が大幅に減少します。
塩溶液ができるだけ多くの水を吸収したら、余剰の太陽エネルギーで生成された低レベルの熱を使用して再生することができます。これにより、塩と水が分離され、塩溶液は必要に応じて保存および再利用できるようになります。
塩溶液が生み出す乾燥効果は、ハーブや果物などの新鮮な農産物を乾燥させて保存期間を延ばすためにも使用できます。低温で動作するため、香りや味などの品質は損なわれません。
この技術はスイスとチュニジアの温室でテストされました。スイスでは暖房と季節的な貯蔵に焦点を当て、南部諸国ではエネルギー効率と水の回収に焦点を当てました。
「現在、結果を評価しており、エネルギーの節約を確認しています」とダネシは言います。「スイスの温室では、当社のシステムが熱エネルギーの必要性を50％削減しました。」
前途は有望ですが、この技術の商業温室への広範な適用にはまだ時間がかかります。現時点では、小規模な環境でパイロットテストが続けられ、その後大規模な展開が予定されています。
農業がソーラーへ
温室をより持続可能にするもう一つの方法は、これらの構造物が日光を浴びる広大なエリアを占有しているという事実を利用することです。これにより、温室は日光を利用してクリーンな電力を生成する独自の位置に置かれます。
しかし、課題は、太陽光パネルが通常不透明であるため、作物の上に配置することができないことです。そうでないと、作物が成長しません。これは、電気技師のニック・カノポウロスがEU資金提供の三年間のプロジェクトPanePowerSWで取り組むことを決めた課題で、2021年に終了しました。
ニック・カノポウロスは、次世代の太陽光技術を専門とするギリシャのテッサロニキに拠点を置くスタートアップ企業Brite SolarのCEOです。
「私たちは、同じ土地で作物とエネルギーの両方を生産できるようにするために、農業に適した太陽光パネルを構築したかったのです」と彼は言います。
カノポウロスと彼のチームは、太陽光のUV範囲の光粒子を吸収するナノ材料でコーティングされた太陽光パネルを開発しました。これらの光粒子は、光電池や植物の成長には役立ちません。その後、それらを光合成と発電の両方に役立つ可視スペクトルの赤色と青色の範囲で再送信します。
したがって、可視光はパネルを通過しながら、発電と光合成の両方を促進し、この技術を温室での使用に理想的なものにします。
クリーンエネルギーの利点
チームは、ギリシャ、スペイン、アメリカ、シンガポールの温室、およびドイツ、フランス、オランダ、ルーマニアの野外栽培でパネルをテストしました。トマト、ブルーベリー、観賞用の花、ナシの木など、さまざまな作物でテストが行われました。彼らの結果は、農家が作物を栽培しながらクリーンエネルギーを生成することで、二酸化炭素の足跡を大幅に減
らすことができることを示しました。
農家が自分たちのエネルギーを生産できることに加えて、革新的な温室構造はさらなる利点を提供します。それは作物に使用するための雨水を集め、悪天候からの保護を提供します。また、水の蒸発を減少させ、灌漑に必要な水の量を約20-40％削減します。
カノポウロスのチームは現在拡大しており、ギリシャで工場を建設して太陽光ガラスの生産を自動化し、加速させています。彼は、この工場では、ナノコーティングの適用と太陽光パネルの組み立てを一つの生産ラインで組み合わせることができると言いました。
これは、農業部門をより持続可能にするために、小規模および大規模な農家の両方の顧客に到達するのに役立ちます。
「私たちは、この技術の広範な使用が農業の脱炭素化に大いに貢献し、持続可能な食品生産に寄与すると考えています」とカノポウロスは言います。
https://projects.research-and-...
この記事の研究は、EUのHorizonプログラムによって資金提供されました。インタビュー対象者の意見は、必ずしも欧州委員会の意見を反映するものではありません。この記事が気に入ったら、ぜひソーシャルメディアでシェアしてください。
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