Аннотация:
Китайские ученые предложили довольно смелую идею: повторно использовать большое количество заброшенных угольных шахт по всей стране и превратить первоначально простаивающие подземные туннели и пещеры в сельскохозяйственные экспериментальные пространства для изучения новых сельскохозяйственных моделей выращивания сельскохозяйственных культур в строго контролируемой среде. Исследователи полагают, что по мере того, как глобальное изменение климата усиливается, а экстремальные погодные условия становятся все более частыми, эти подземные пространства могут стать важными экспериментальными площадками для изучения будущего сельского хозяйства.
В настоящее время в Китае имеется более 12 000 заброшенных угольных шахт, которые оставили после себя огромные подземные пространства и большой объем инфраструктуры, которую можно использовать повторно. Исследовательская группа полагает, что примерно к 2030 году около 15 000 угольных шахт в Китае могут прекратить добычу, а это означает, что масштаб подземного пространства, доступного для преобразования и использования, в будущем еще больше расширится.
Эта идея была предложена исследователями из Инжинирингового центра экологически чистого и эффективного развития угольных ресурсов провинции Шаньси и других учреждений и опубликована в журнале China Mining. Исследователи полагают, что заброшенные угольные шахты — это не просто промышленные реликвии, с которыми необходимо обращаться, но их также можно рассматривать как особый подземный ресурс. Если квалифицированные шахты смогут быть безопасно преобразованы, то, возможно, окажется возможным превратить пустующее в противном случае подземное пространство в закрытую сельскохозяйственную экспериментальную установку.
По сравнению с традиционным сельским хозяйством, самым большим преимуществом подземных угольных шахт является относительно стабильная окружающая среда. На надземное сельское хозяйство влияют температура, осадки, засуха, проливные дожди, сильные ветры и другие экстремальные погодные условия, в то время как подземные шахты могут быть в значительной степени изолированы от внешнего климата. Поэтому исследователи полагают, что подземная среда особенно подходит для исследований «сельского хозяйства в закрытой среде», где большинство ключевых факторов, влияющих на рост растений, можно контролировать искусственно.
Конечно, при подземных посадках в первую очередь возникает очень очевидная проблема: отсутствие солнечного света и естественных осадков. Исследователи предполагают, что естественные условия можно заменить искусственными источниками света и системами контроля окружающей среды, чтобы такие факторы, как свет, температура, влажность, воздух и углекислый газ, можно было независимо подавать и точно регулировать. Таким образом, подземное пространство больше не зависит от природной среды, а может стать высококонтролируемой сельскохозяйственной экспериментальной системой.
Исследовательская группа провела предварительную оценку того, пригодна ли заброшенная угольная шахта для трансформации. Они считают, что в первую очередь необходимо обеспечить устойчивость окружающей горной структуры и соответствие соответствующим требованиям инженерной безопасности. При этом шахта должна иметь надежные системы вентиляции, дренажа и контроля безопасности. Только после того, как эти основные условия будут выполнены, некоторые подземные туннели и пещеры получат инженерную основу для строительства сельскохозяйственных экспериментальных установок.
Существующая инфраструктура рудника также может стать важным преимуществом этой модели трансформации. Заброшенные угольные шахты часто уже имеют туннели, системы электроснабжения, системы вентиляции и дренажные сооружения, а это означает, что, если эти объекты можно использовать повторно, нет необходимости строить с нуля целый подземный сельскохозяйственный объект, что потенциально снижает некоторые затраты на строительство.
В подземных угольных шахтах также есть ресурс, который нелегко получить с помощью традиционных теплиц и ферм под открытым небом, — это геотермальная энергия. По мере увеличения глубины подземная среда обычно может поддерживать относительно стабильную температуру, и исследователи полагают, что геотермальная энергия может быть дополнительно использована в качестве источника тепла для производства сельскохозяйственных культур. Геотермальная энергия имеет более низкий потенциал выбросов парниковых газов, чем традиционные методы отопления, основанные на ископаемом топливе, поэтому она также может стать важным источником энергии в подземных сельскохозяйственных системах.
Шахтные грунтовые воды также могут превратиться из экологического бремени в пригодный для эксплуатации ресурс. После закрытия угольных шахт грунтовые воды могут повторно собираться и содержать сульфаты, металлы и другие загрязняющие вещества в результате длительного контакта с угольными пластами и окружающей породой. Поэтому эту воду нельзя использовать непосредственно для орошения сельскохозяйственных культур. Однако исследователи предполагают, что шахтную воду можно очищать и использовать в сельскохозяйственном производстве после удаления загрязняющих веществ, тем самым одновременно решая две проблемы: очистку заброшенных шахтных вод и подземное сельскохозяйственное водоснабжение.
С этой точки зрения преобразование заброшенных угольных шахт в сельскохозяйственные объекты — это не просто «перемещение сельскохозяйственных угодий под землю», а модель переработки, которая реинтегрирует пространство шахт, энергию, водные ресурсы и первоначальную инфраструктуру. Исследователи надеются найти комплексное решение, которое сможет одновременно решить экологические проблемы заброшенных шахт и проблемы сельскохозяйственного производства.
Этот тип подземного земледелия также имеет потенциальное преимущество, заключающееся в уменьшении воздействия стихийных бедствий на сельскохозяйственное производство. Поскольку посевы выращиваются в закрытой среде, экстремальные погодные условия на местах, такие как проливные дожди, наводнения, засухи, волны холода, волны жары и сильные ветры, не нанесут прямого ущерба производственной среде, как традиционное сельское хозяйство. Поскольку глобальное изменение климата делает экстремальные погодные явления более частыми, эта высококонтролируемая модель производства может иметь возрастающую исследовательскую ценность.
Однако исследователи предлагают не сразу превращать заброшенные угольные шахты по всей стране в крупные коммерческие фермы, а сначала использовать эти пространства для проведения сельскохозяйственных экспериментов. С помощью небольших экспериментов можно изучить закономерности роста различных культур в подземных условиях и проверить, как работают вместе такие системы, как искусственное освещение, контроль температуры, циркуляция воды, подача углекислого газа, вентиляция и использование энергии.
Если эти эксперименты смогут доказать, что подземное сельское хозяйство технически и экономически осуществимо, в будущем можно будет еще больше расширить сферу его применения. Исследователи полагают, что эта модель особенно подходит для изучения факторов окружающей среды, которые трудно контролировать в традиционном сельском хозяйстве, а также может предоставить технический опыт для будущего сельскохозяйственного производства в экстремальных условиях и закрытых средах.
Эта идея на самом деле связана с быстрым развитием вертикального земледелия, заводов по производству растений и сельского хозяйства с контролируемой средой в последние годы. Разница в том, что заброшенные угольные шахты, естественно, имеют огромные подземные пространства, и часть инфраструктуры уже существует, поэтому теоретически они могут обеспечить закрытую сельскохозяйственную среду, гораздо большую, чем обычная лаборатория.
Конечно, в подпольном сельском хозяйстве тоже немало нерешенных проблем. Искусственное освещение само по себе потребляет много электроэнергии, а стоимость энергии заводов-производителей всегда была важным фактором, ограничивающим их коммерциализацию. В то же время необходимо тщательно оценить структурную безопасность шахты, долговременную вентиляцию, контроль влажности, дренаж, противопожарную защиту и потенциальные загрязнители в подземной среде. В частности, геологическое строение и уровень загрязнения различных шахт сильно различаются, и не все заброшенные угольные шахты пригодны для превращения в сельскохозяйственные объекты.
Поэтому это решение все еще находится на стадии исследований и разведки, а не является зрелой сельскохозяйственной технологией, которую можно продвигать в больших масштабах. Основная идея исследователей заключается в том, что, поскольку изменение климата продолжает усиливаться, а традиционное сельское хозяйство сталкивается с растущей неопределенностью, подземные шахты, которые в прошлом считались промышленным наследием или даже экологическим бременем, могут быть переопределены как особый вид сельскохозяйственной инфраструктуры.
Если в будущем будут сделаны прорывы в смежных технологиях, большое количество заброшенных угольных шахт могут перестать быть просто закрытыми и заброшенными подземными пространствами, но могут стать огромными «лабораториями» для изучения будущего сельского хозяйства. Благодаря искусственному освещению, точному контролю окружающей среды, геотермальной энергии и очищенной шахтной воде люди могут даже попытаться создать новые системы производства продуктов питания в условиях, которые в прошлом были совершенно невозможны для сельскохозяйственного производства.
Комментарии