Fermele la sute de metri sub pământ nu mai sunt doar o idee desprinsă din filmele SF. Cercetătorii chinezi explorează posibilitatea de a transforma minele de cărbune abandonate în spații pentru culturi în mediu controlat, unde lumina, temperatura, apa și aerul pot fi gestionate cu precizie. Într-o perioadă în care seceta, canicula, ploile torențiale și grindina pun tot mai multă presiune pe agricultura de la suprafață, subteranul ar putea deveni, cel puțin pentru cercetare, un nou teritoriu agricol.
Prea cald, prea uscat sau prea umed. Agricultura devine tot mai dificilă în fața extremelor meteorologice, iar cercetătorii chinezi explorează o soluție neobișnuită: transformarea minelor de cărbune dezafectate în ferme subterane. Aproximativ 15.000 de mine ar putea fi închise în China până în 2030, ceea ce înseamnă un spațiu uriaș care ar putea primi o nouă destinație, scrie Agrarheute.
Fermierii din întreaga lume sunt tot mai expuși capriciilor vremii. Uneori este prea cald, alteori plouă prea mult, urmează seceta sau o furtună cu grindină care poate compromite în câteva minute o cultură întreagă.
În același timp, terenul agricol este o resursă limitată. Un hectar poate avea o singură utilizare la un moment dat, iar extinderea orașelor, a infrastructurii și a zonelor industriale pune presiune suplimentară asupra suprafețelor disponibile pentru agricultură.
În China a apărut însă o idee neobișnuită: dacă nu mai există suficient spațiu la suprafață, de ce să nu coborâm agricultura sub pământ?
15.000 de mine de cărbune caută o nouă destinație
Contextul este unul spectaculos prin dimensiune. Până în 2030, în China ar putea exista aproximativ 15.000 de mine de cărbune închise sau abandonate. Iar acestea înseamnă un volum enorm de infrastructură subterană rămasă fără utilizarea pentru care a fost construită.
În loc ca puțurile și galeriile să fie pur și simplu abandonate, cercetătorii chinezi analizează posibilitatea ca măcar o parte dintre ele să primească o a doua viață. Una dintre variante: agricultura.
Dar trebuie făcută de la început o precizare importantă. Nu vorbim despre mii de ferme gata să fie construite și nici despre fermieri care vor coborî în galerii pentru a cultiva legume în întuneric.
Deocamdată, este un proiect de cercetare care încearcă să stabilească dacă agricultura subterană poate funcționa din punct de vedere tehnic și, ulterior, economic.
De la mina de cărbune la laborator agricol
Ideea este analizată de o echipă de cercetători din provincia Shanxi, una dintre cele mai importante regiuni carbonifere ale Chinei.
Alegerea regiunii nu este întâmplătoare. Shanxi are o lungă istorie legată de exploatarea cărbunelui și, implicit, se confruntă cu problema reutilizării infrastructurii miniere după închiderea exploatărilor.
În plus, relația dintre minerit și agricultură nu a fost întotdeauna una fericită. Exploatările miniere subterane pot provoca tasarea terenului și acumulări de apă la suprafață, afectând inclusiv terenurile agricole. Studii realizate în zone miniere din China au documentat efectele subsidenței produse de exploatarea cărbunelui asupra terenurilor și utilizării agricole.
Acum, cercetătorii încearcă să inverseze într-un fel relația: infrastructura care a afectat uneori agricultura de la suprafață ar putea fi reutilizată pentru cercetare și producție agricolă în subteran.
Ce are o mină și ar putea folosi unei ferme?
La prima vedere, o fostă mină pare unul dintre cele mai puțin potrivite locuri pentru cultivarea plantelor. Dar cercetătorii privesc problema diferit.
O mină dezafectată poate dispune deja de suprafețe subterane extinse, puțuri și tuneluri, instalații electrice, sisteme de ventilație și acces la apa acumulată în exploatare.
O parte din infrastructura necesară există, așadar, deja.
Zonele care îndeplinesc condițiile de siguranță ar putea fi transformate în spații de agricultură în mediu controlat.
Nu trebuie să ne imaginăm lanuri de grâu sau porumb întinse prin galeriile miniere. Cel puțin în prima etapă, cercetătorii se gândesc mai ales la laboratoare agricole și instalații experimentale, în care plantele să fie cultivate în condiții controlate.
O fermă în care poți controla aproape totul
Tocmai izolarea de mediul exterior, care pare inițial un dezavantaj, poate deveni unul dintre punctele forte ale conceptului.
În subteran, cercetătorii ar putea controla cu mare precizie lumina, temperatura, umiditatea, apa și compoziția aerului.
Culturile nu ar mai fi expuse caniculei, secetei, ploilor torențiale, grindinei sau înghețurilor neașteptate.
Practic, vorbim despre principiile agriculturii în mediu controlat duse într-un loc neobișnuit: sub pământ.
O astfel de fermă ar putea deveni în primul rând un laborator uriaș în care cercetătorii să studieze modul în care diferite plante reacționează la temperaturi, niveluri de lumină sau alte condiții stabilite artificial.
Ar putea fi testate inclusiv sisteme de cultivare independente de sol, similare celor folosite în fermele verticale.
Problema numărul unu: fără soare, factura la energie crește
Există însă un obstacol uriaș: lumina. Plantele au nevoie de lumină pentru fotosinteză, iar la sute de metri sub pământ soarele nu poate fi utilizat.
Lumina naturală trebuie înlocuită cu iluminat artificial, cel mai probabil cu sisteme LED special concepute pentru cultivarea plantelor. Iar acest lucru înseamnă consum de energie.
Este, de altfel, unul dintre motivele pentru care fermele verticale și alte sisteme de agricultură complet controlată sunt utilizate mai ales pentru culturi cu valoare ridicată și cicluri relativ scurte, nu pentru producția de cereale.
Pentru grâu, porumb sau alte culturi extensive, costul iluminării artificiale a unor suprafețe uriașe ar face extrem de dificilă concurența cu lumina gratuită oferită de soare.
De aceea, fermele subterane nu se profilează ca o alternativă la marile suprafețe agricole de la exterior, cel puțin cu tehnologiile actuale.
Metan, radon și CO2: agricultura în mină vine cu riscuri
Lumina nu este singura problemă. O fostă mină este, înainte de orice, o infrastructură industrială subterană, iar transformarea ei într-un spațiu în care să lucreze oameni și să fie produse plante presupune standarde foarte stricte de siguranță.
Mai întâi trebuie verificată stabilitatea galeriilor și a puțurilor.
Apoi apare problema aerului. În mediul minier pot exista gaze precum metanul, radonul și dioxidul de carbon, ceea ce înseamnă că ventilația, monitorizarea permanentă și sistemele de siguranță ar deveni componente esențiale ale oricărei ferme subterane.
În plus, nu toate cele aproximativ 15.000 de mine pot fi considerate automat potrivite pentru agricultură.
Fiecare amplasament ar trebui evaluat în funcție de stabilitatea geologică, acces, calitatea aerului, disponibilitatea apei, infrastructura electrică și costurile necesare pentru reconversie.
Apa din mină: resursă sau pericol?
Apa reprezintă o altă piesă importantă a proiectului.
Minele abandonate pot acumula cantități mari de apă. În teorie, aceasta ar putea reprezenta o resursă pentru sistemele agricole instalate în subteran.
Utilizarea ei ar putea contribui inclusiv la gestionarea cantităților de apă acumulate în puțurile miniere.
Dar există o problemă majoră: apa provenită din mine poate fi contaminată cu substanțe rezultate din activitatea minieră și nu poate fi folosită automat pentru irigarea plantelor.
În funcție de compoziția sa, ar fi necesare sisteme de tratare și monitorizare, ceea ce adaugă noi costuri investiției. Apa este, prin urmare, simultan o oportunitate și un risc.
De ce ar coborî agricultura sub pământ?
Principalul avantaj este protecția față de ceea ce devine tot mai greu de controlat la suprafață: vremea.
O cultură aflată într-un sistem subteran nu este lovită de grindină, nu este arsă de un val de căldură și nu depinde direct de precipitațiile dintr-o anumită săptămână.
Temperatura mediului subteran este, de asemenea, mult mai stabilă decât cea de la suprafață. Agricultura în mediu controlat oferă și posibilitatea producerii pe tot parcursul anului, fără succesiunea anotimpurilor care dictează calendarul fermei tradiționale.
Există însă un preț pentru această independență: energia și tehnologia trebuie să înlocuiască o mare parte din ceea ce natura oferă gratuit unei ferme convenționale.
Soarele devine iluminat artificial. Ploaia este înlocuită de un sistem de irigații. Circulația naturală a aerului este preluată de ventilație. Temperatura trebuie monitorizată, iar fiecare parametru al mediului trebuie controlat.
Cu cât sistemul devine mai independent de natură, cu atât depinde mai mult de energie și tehnologie.
Nu doar ferme: ce mai poate face China cu minele abandonate
Agricultura este doar una dintre variantele analizate pentru reutilizarea fostelor exploatări miniere.
Printre soluțiile luate în calcul pentru infrastructura minieră abandonată se numără și stocarea apei și valorificarea energiei geotermale.
În anumite situații, tocmai temperatura relativ constantă din subteran poate constitui o resursă energetică.
Astfel, o infrastructură construită pentru extragerea unei resurse fosile ar putea fi reutilizată într-un sistem energetic și agricol complet diferit de scopul său inițial.
Fermele subterane există deja, dar nu la scara imaginată în China
Ideea cultivării plantelor sub pământ nu este complet nouă. În alte țări au existat deja proiecte care folosesc foste spații subterane pentru producția vegetală.
Unul dintre cele mai cunoscute exemple este proiectul Growing Underground din Londra, unde foste tuneluri construite ca adăposturi antiaeriene au fost transformate în spații pentru cultivarea plantelor cu ajutorul hidroponiei și iluminatului LED.
Există și proiecte care au analizat folosirea unor foste mine sau a altor infrastructuri subterane pentru agricultură în mediu controlat.
Diferența în cazul Chinei este însă scara potențialului disponibil. Dacă aproximativ 15.000 de exploatări miniere ajung să fie închise până în 2030, chiar și utilizarea unei fracțiuni foarte mici pentru cercetare, producție agricolă, energie sau stocarea apei ar putea transforma o problemă de reconversie industrială într-o resursă.
Pot minele să devină fermele viitorului?
Din punct de vedere tehnic, agricultura subterană este posibilă. Agricultura în mediu controlat, hidroponia și iluminatul LED demonstrează deja că plantele pot fi produse fără câmp, fără precipitații și chiar fără sol.
Întrebarea mult mai dificilă este dacă merită economic să faci acest lucru într-o fostă mină.
Costurile cu energia, tratarea apei, ventilația, securizarea galeriilor, transportul producției și întreținerea instalațiilor vor trebui comparate cu valoarea culturilor obținute.
Din acest motiv, este puțin probabil ca primele culturi vizate să fie cerealele cultivate în mod tradițional pe suprafețe mari.
Mult mai plauzibile sunt plantele cu cicluri scurte și valoare ridicată, culturile experimentale sau producția destinată cercetării.
China nu se pregătește, așadar, să mute cele 15.000 de mine și agricultura țării sub pământ.
Dar cercetătorii încearcă să răspundă unei întrebări care, în urmă cu câteva decenii, ar fi părut absurdă: dacă vremea de la suprafață devine tot mai greu de controlat, cât din agricultura viitorului ar putea fi mutată într-un mediu în care ploaia, temperatura și chiar lumina pot fi pornite și oprite?