Serele mai ecologice promit o cultivare mai eficientă din punct de vedere energetic
Cultivarea fructelor și legumelor în sere ar putea deveni în curând mai ecologică datorită cercetărilor finanțate de UE.
16 iulie 2024, de Bárbara Pinho
În provincia Almería din sud-estul Spaniei, fermierii cultivă anual aproximativ 2,5 până la 3,5 milioane de tone de fructe și legume în ceea ce a devenit cunoscut sub numele de „marea de sere” din Almería. În această regiune, serele se întind cât vezi cu ochii, acoperind o suprafață de peste 40.000 de hectare (400 de kilometri pătrați).
Parțial datorită acestei producții, consumatorii de pe întregul continent se pot bucura de castraveți, roșii și pepeni pe tot parcursul anului. Dar există o problemă: aceste sere nu sunt întotdeauna foarte sustenabile în termeni de consum de energie sau apă.
Serena Danesi este cercetător asociat la Institutul de Sisteme Energetice și Ingineria Fluidelor (IEFE) din Zurich, Elveția. Ea se specializează în ingineria termică și recuperarea căldurii și, în ultimii patru ani, a condus proiectul TheGreefa, care a primit finanțare de la UE pentru a dezvolta un nou sistem, mai eficient energetic și prietenos cu mediul, pentru controlul temperaturii și umidității în sere.
Dacă Europa dorește să își îndeplinească obiectivele climatice și să stabilească standardul pentru producția alimentară sustenabilă – un obiectiv stabilit în strategia UE „De la fermă la furculiță” adoptată în 2020 – atunci îmbunătățirea sustenabilității agriculturii în sere va fi o preocupare cheie.
„Dacă dorim să mâncăm castraveți, roșii și pepeni verzi pe tot parcursul anului, trebuie să fim conștienți că cultivarea lor consumă multă energie și apă”, a spus Danesi.
Controlul climei
Schimbările în condițiile climatice și necesitatea de a avea mai mult control asupra mediului de creștere a culturilor au dus la o expansiune rapidă a cultivării comerciale în sere în întreaga Europă.
În 2018, se estima că Europa avea aproximativ 210.000 de hectare (2.100 kilometri pătrați) de sere, cu concentrații deosebit de mari în Spania (70.000 ha), Italia (42.800 ha), Franța, Țările de Jos și în Europa Centrală și de Est.
Necesitățile energetice ale serelor diferă, totuși, în funcție de locația lor. TheGreefa reunește cercetători din Italia, Franța, Germania, Spania, Elveția, Polonia și Tunisia pentru a investiga modul în care sistemul propus de ei funcționează în diferite zone climatice.
„Serele din Europa Centrală au nevoie de căldură pentru că este frig acolo. Pe de altă parte, în Spania, au nevoie de răcire vara”, a spus Danesi. „Așadar, există probleme diferite pentru diferite părți ale Europei.”
În plus față de temperatură, controlul umidității este, de asemenea, o problemă. Pe măsură ce apa se evaporă din plante într-un proces cunoscut sub numele de „transpirație”, nivelurile de umiditate cresc și pot deveni periculos de ridicate. Umiditatea ridicată poate cauza boli fungice, care se pot răspândi ușor și distruge o cultură. Mai mult, dacă umiditatea este prea ridicată, planta nu va putea transpira normal și va muri.
Căldură din umiditate
Soluția ingenioasă propusă de cercetătorii TheGreefa permite proprietarilor de sere să folosească umiditatea eliberată în mod natural de plante pentru a genera căldură. De asemenea, face posibilă recuperarea apei pure din excesul de umiditate, economisind astfel atât apă, cât și energie.
O soluție salină absoarbe orice umiditate crescută în seră, eliberând căldură în proces printr-o reacție termo-chimică.
„Putem deumidifica aerul și crea căldură în același timp”, a spus Danesi.
Un beneficiu suplimentar este că acest proces de absorbție elimină necesitatea ventilației, reducând drastic cantitatea de căldură pierdută atunci când ferestrele trebuie deschise pentru a scăpa de excesul de umiditate.
Odată ce soluția salină a absorbit câtă apă poate, aceasta poate fi regenerată folosind căldura de nivel scăzut produsă de surplusul de energie solară. Acest lucru separă sarea de apă, lăsând soluția salină gata să fie stocată și reutilizată atunci când este nevoie.
Efectul de deshidratare creat de soluția salină poate fi utilizat și pentru uscarea produselor proaspete precum ierburile și fructele pentru a le prelungi durata de valabilitate. Deoarece funcționează la temperaturi scăzute, calități precum mirosul și gustul rămân intacte.
Tehnologia a fost testată în sere din Elveția și Tunisia. În Elveția, accentul a fost pus pe încălzire și stocarea sezonieră, în timp ce în țările sudice accentul a fost pus pe eficiența energetică și recuperarea apei.
„Acum evaluăm rezultatele și am observat unele economii de energie”, a spus Danesi. „În sera elvețiană, sistemul nostru a redus necesarul de energie termică cu 50%.”
Deși promițătoare, aplicarea pe scară largă a acestei tehnologii în serele comerciale este încă departe. Testele pilot vor continua, pentru moment, în medii de scară mai mică înainte de a trece la o scară mai mare.
Agricultura devine solară
O altă modalitate prin care serele ar putea deveni mai sustenabile ar fi să profite de faptul că aceste structuri ocupă suprafețe mari scăldate în lumină solară. Aceasta pune serele într-o poziție unică pentru a folosi lumina solară pentru a genera energie electrică curată.
O provocare, totuși, este că panourile solare tind să fie opace, astfel încât nu pot fi plasate peste culturi, altfel acestea nu vor crește. Aceasta a fost provocarea pe care inginerul electric Nick Kanopoulos a decis să o abordeze într-un proiect de trei ani finanțat de UE numit PanePowerSW, care s-a încheiat în 2021.
Nick Kanopoulos este CEO-ul companiei start-up Brite Solar, cu sediul în Salonic, Grecia, care se specializează în tehnologia solară de nouă generație.
„Am vrut să construim un panou solar potrivit pentru agricultură, astfel încât, pe același teren, să putem produce atât culturi, cât și energie fără ca una să o împiedice pe cealaltă”, a spus el.
Kanopoulos și echipa sa au dezvoltat un panou solar acoperit cu nanomateriale care absorb particulele de lumină din gama UV a luminii solare, care nu sunt utile nici pentru panourile fotovoltaice, nici pentru creșterea plantelor. Apoi le retransmite în gama roșie și albastră a spectrului vizibil, care sunt utile pentru ambele.
Lumina vizibilă poate astfel să treacă prin panouri în timp ce îmbunătățește atât producția de energie electrică, cât și fotosinteza, făcând tehnologia ideală pentru utilizarea în sere.
Beneficiile energiei curate
Echipa a testat panourile în sere din Grecia, Spania, SUA și Singapore și în cultivare pe câmp deschis în Germania, Franța, Țările de Jos și România. Testele au fost efectuate pe diferite culturi, inclusiv roșii, afine, flori ornamentale și peri. Rezultatele lor au arătat că fermierii pot reduce semnificativ amprenta de dioxid de carbon prin generarea de energie curată în timp ce cultivă recolte.
Pe lângă faptul că fermierii pot produce propria energie, structura inovatoare a serelor oferă avantaje suplimentare. Colectează apa de ploaie pentru utilizare pe culturi și oferă protecție împotriva vremii nefavorabile. De asemenea, reduce evaporarea apei, rezultând într-o scădere semnificativă – aproximativ 20-40% – a apei necesare pentru irigare.
Echipa lui Kanopoulos se extinde acum și construiește o fabrică în Grecia pentru a automatiza și accelera producția de sticlă solară. El a spus că, cu această fabrică, compania va putea combina aplicarea nanocoating-ului cu asamblarea panourilor solare, totul într-o singură linie de producție.
Acest lucru îi va ajuta să ajungă la mai mulți clienți, atât fermieri mici, cât și mari, într-un efort de a face sectorul agricol mai sustenabil.
„Credem că utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii va decarboniza agricultura într-o mare măsură și va contribui la producția de alimente sustenabilă”, a spus Kanopoulos.
https://projects.research-and-...
Cercetarea din acest articol a fost finanțată de Programul Horizon al UE. Opiniile intervievaților nu reflectă neapărat cele ale Comisiei Europene. Dacă v-a plăcut acest articol, vă rugăm să luați în considerare distribuirea acestuia pe rețelele sociale.
