Gépészet

Növénytermesztés a tengerfelszín alatt

Agrofórum Online

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.

Nemo’s Garden biodóm

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.

Nemo’s Garden vízalatti farm

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.

Az élet fája (Tree of Life) a biodómok közepén

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.

Megfigyelő a központi toronyban

A vízalatti farm hidropónikus elven működik, ami azt jelenti, hogy talaj helyett szabályozott, tápanyagban gazdag tápoldatban folyik a termesztés.

Fejlődő növények a spirális cső „magágyaiban”

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. 

Siemens Xcelerator szoftver

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 Siemens „digitális iker” (Digital Twin) működési sémája

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 Siemens Simcenter STAR-CCM+ szoftver eredményei

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:

https://press.siemens.com/global/en/pressrelease/siemens-enables-underwater-farming-revolution-digital-twin-solutions;

http://agri.ckcest.cn/file1/M00/10/00/Csgk0GJg-2yASQQGAAYyOFgqIc8319.pdf

Agrofórum Hírlevél
Iratkozzon fel az Agrofórum hírlevélre!

A feliratkozást követően a rendszer egy megerősítő emailt fog küldeni a megadott email címre. Ha nem érkezne meg a levél, kérjük nézze meg a spam vagy Gmail esetén a Promóciók és az Összes levél mappát.

A Väderstad ismét átlépte az álomhatárt a 2024-es pénzügyi évben

2025. február 14. 13:10

A magas kamatkörnyezet, az alacsonyabb gabonaárak és a halasztott beruházási támogatások nyomást gyakoroltak a gazdákra.

Foltszerű permetezés drónnal, nyolcad áron

2025. február 12. 10:30

A drónok növényvédelemben betöltött potenciális szerepéről, a foltkezelésről hallottunk előadást az idei PREGA-n.

Hogyan kerülhetjük el a tavaszi vetések technológiai hibáit?

2025. február 10. 15:10

Észak-Amerikában már ismerik az általunk is tapasztalt technológiai problémákat, és a kezelésükre születtek is technikai megoldások.

Új márkával debütált a KITE Zrt. az idei FeHoVa kiállításon

2025. február 8. 14:10

Az MDB márka bevezetése egy újabb lépés a hatékony, biztonságos és fenntartható technológiák megismertetése felé.

Spanyolország jelentős része aszállyal sújtott

2023. április 27. 08:37

Spanyolország jelentős része aszállyal sújtott, és Olaszország északi részén is nehéz körülmények között növekednek a vízhiányos időjárás miatt az őszi vetések.

Növénytermesztés az űrben

2023. január 2. 08:14

Ahogy a felfedezzük a világűrt, esztétikai és gyakorlati okokból egyaránt fontos lesz majd növényeket is feljuttatni oda. Úttörő űrhajósainktól már tudjuk, hogy a Nemzetközi Űrállomáson a friss virágok és a kertek csodás hangulatot teremtenek, és lehetővé teszik, hogy utazásaink során magunkkal vigyünk egy kis darabot a Földből. Ezek jót tesznek a lelkiállapotunknak a Földön és az űrben egyaránt. A növények az űrhajósok egészségének megőrzésében is kulcsfontosságúak lesznek a hosszútávú küldetések során.

Kertészeti növényvédelmi előrejelzés: készítsük elő a növényeket a téli tárolásra!

2022. november 2. 09:24

A lakásból nyárra kihelyezett mediterrán növényeinket fel kell készíteni a téli „üzemmódra”.

Kalászos Különszám – ingyenesen letölthető szakmai kiadvány (PDF)

2021. március 13. 09:37

A Nufarmer Magazin legfrissebb különszámában a kalászosokkal foglalkozunk. A gabonafélék Magyarországon a legnagyobb területen vetett szántóföldi növénycsoportot képezik, ezért növényvédelmük minden részletre kiterjedő ismerete akár tonnákban mérhető többlettermést és gazdasági hasznot jelent a gazdáknak.