A Föld lakosságának növekedése és a szántóföldi területek csökkentése élelmiszer-ellátási problémákhoz vezet, amelyek elhárítására számos kutatás indult az utóbbi időben. Ezek között találkozhatunk olyan módszerekkel, amelyek már gyakorlati eredményekkel is rendelkeznek. Az üvegházas technológiák, a városi, illetve vertikális farmok (talaj nélküli hidropóniás/tápoldatos termesztés) terjedése már komoly méreteket öltött. Ismeretesek az űrbázison folytatott kísérletek biztató eredményei. A következőkben egy teljesen új elképzelés, az óceánok és tengerek növénytermesztésbe történő bevonásának első eredményeiről számolunk be.
A Nemo’s Garden startupot Sergio Gamberini (az Ocean Reef Group búváreszköz gyártó cég elnöke) és fia, Luca Gamberini alapította 2021-ben. Az általuk létrehozott team (mérnökök, búvárok és kutatók) tagjai arra szövetkeztek, hogy bebizonyítsák a víz alatti növénytermesztés (fűszernövények, gyümölcs, zöldségfélék) lehetőségét. A Nemo’s Garden innovációjának kulcseleme egy speciális víz alatti „üvegház” (biodóm), amellyel lehetséges az óceán pozitív környezeti tényezőinek hasznosítása. Ezek közé tartozik az állandó hőmérséklet, a CO2 abszorpció, az oxigén bőség, a kórokozó elleni védelem, amelynek eredményeként létrehozható egy ideális növénytermesztő környezet.
A sikeres növénytermesztés megvalósításán túl azt is tapasztalták, hogy az adott környezetben termesztett növények „tápanyagban” gazdagabbak, mint a hagyományos körülmények között termesztettek. A következő nagy céljuk a prototípus globális elterjesztése, mert nem akarnak évtizedeket várni a megoldás hasznosulására.
A víz alatti farm 6 műanyag biodómból áll, amelyeket a tengerfenékhez rögzítettek. Az 5-10 m mélységben elhelyezett biodómban megközelítőleg 2000 liter levegő van. A biodóm falán a pára lecsapódik, és a növényzetre csöpög, a levegő hőmérséklete közel állandó éjjel nappal, ami a termesztés szempontjából ideális.
A Nemo’s Garden közepén helyezkedik el a 3,5 m magas és 2,5 m széles megközelítőleg fél tonnás élet fája (Tree of Life). Ez az alkotás a technológiai fejlődést szimbolizálja, egyúttal a biodómok kábeleit fogja össze és felülről ellenőrzi a terület megvilágítását. A megfigyelést szolgálják a biodómokban elhelyezett webkamerák is. Minden biodóm fel van szerelve CO2, O2, nedvesség, levegő hőmérséklet és megvilágítás szenzorokkal.
A biodóm stabilitását Gyroscope ellenőrzi. Az élet fájának 200 méteres környezetében kábel nélküli kommunikációs rendszer működik. A búvárok egymással és a felszíni központtal ultraszónikus egységgel kommunikálnak. A tengerparton lévő központi torony el van látva 5 monitorral és laptoppal, amelyek állandó kapcsolatban vannak a vízalatti létesítményekkel.
A vízalatti farm hidropónikus elven működik, ami azt jelenti, hogy talaj helyett szabályozott, tápanyagban gazdag tápoldatban folyik a termesztés.
A biodómokban 10 m hosszú spirális cső van elhelyezve, amelyben 60 darab Grodan kőzetgyapot magágyat alakítottak ki. A spirálcső alján helyezkedik el az öntözővíz- és tápanyagtartály. A felszíni központi torony tetején elhelyezett napelemek által működtetett légáramlattal lehet csökkenti a növények leveleinek nedvességét.
A program új szintre emelkedett a Siemens csatlakozásával
A legújabb hírek szerint a Siemens cég beszállt a Nemo’s Garden startup kutatási programjába azáltal, hogy elérhetővé tette a Siemens Digital Industries Software portfóliójának és szolgáltatásának felhasználását az innovációs ciklus lerövidítése és a gyártási folyamat felgyorsítása érekében. A Siemens Xcelerator és „digitális iker” (digital twin) alkalmazásával a Nemo’s Garden team számára lehetőség nyílik a tervezési iterációs tesztek virtuális elvégzésére.
A Nemo’s Garden egy speciális rendszer amelynek telepítéséhez adaptálni kell a környezeti jellemzőket. Ha az adaptációs munkálatokat a telepítés előtt virtuálisan meg lehet csinálni, akkor már előre fel lehet készülni a kihívásokra. Luca Gamberini szerint a Siemens „digitális iker” erre kiválóan alkalmas. Alkalmazásával megérthető a biodóm körüli vízáramlás, a napsugárzás hatása, a hőmérséklet és egyéb fizikai tényezők változása.
A létrehozott digitális Nemo’s Garden nemcsak a Siemens NX szoftverrel megvalósítható továbbfejlesztés lehetőségének, hanem a belső termesztési körülmények (a biodóm hatása a víz jellemzőkre, az eszközök környezeti hatása) szimulálásának tanulmányozását is lehetővé teszi. A feladatot végül is a Siemens Simcenter STAR-CCM+ szoftverrel valósították meg. Az eredmények felhasználásával a Nemo’s Garden team munkáját a jövőben nem akadályozzák az időjárási változások, a szezonalitás, a rövid termesztési időszakok, és a biodómok víz alatti megfigyelésének korlátozott lehetősége. A biodómok alkalmazási feltételeit virtuálisan tesztelik, annak érdekében, hogy a tervezési módosítások lehetőségét felgyorsítsák.
A Nemo’s Garden feladatai közé tartozik a termesztési műveletek optimalizálása. A fenntartható technológia érdekében el kellett tekinteni a gyakorlott búvárok alkalmazásától, helyettük egy teljesen digitalizált, automatikus megoldást kellett létrehozni. A Siemens’ MindSphere szolgáltatás igénybevételével a növények fejlődési ciklusát (különböző fejlettségi és egészségi állapotban) videóval követik, és az adatokat összevetik a hagyományos termesztésből származókkal. Ezek alapján a Siemens létrehozott egy gépi tanulási algoritmust a növényfejlődés és a biodómon belüli körülmények monitorizálására. A kifejlesztett algoritmust a minden kamrában meglévő Siemens’ Industrial Edge számítógépre telepítették, amelynek monitoráról, felhőalapú rendszeren keresztül a növények a teljes szezonban bárhonnan valós időben megfigyelhetők.
A következő szezonban az Industrial Edge eszközöket aktuátorokkal kötik össze, amelyek automatikusan állítják a légcserét, a nedvességtartalmat, szabályozzák az öntözés és a tápanyag adagolás mértékét a teljes termelési ciklusban.
Forrás:
http://agri.ckcest.cn/file1/M00/10/00/Csgk0GJg-2yASQQGAAYyOFgqIc8319.pdf
