地下245米废弃矿井种出绿色蔬菜
本报讯在地下245米深处的矿洞里,摆着一排排两米多高的三层立体水肥架,200多平米无土栽培的奶油生菜长得绿油油的……,3月27日,湖北工业大学和武汉湖工富瑞能源技术有限公司共同承担的湖北省科技厅《废弃矿井植物工厂关键技术研究》课题取得初步成果,科研人员在湖北黄石市大冶铜绿山铜矿200多米深处,成功种出首批蔬菜并采收。
历经数千年的开采,铜绿山众多矿井逐渐废弃。2019年,湖北工业大学和黄石市展开“校市”战略合作,该校低碳经济与技术研究中心主任曾炜开始接触一些矿山企业,了解到封闭一座废弃矿山,需要投入几亿元来做矿洞填充,保证山体地质安全;同时,矿山完善的供水、供电、通风、通信、轨道系统等配套基础设施都将拆除报废。
何不利用现有的基础设施和巨大的地下空间种菜呢?曾炜想,这样既可增加农田,又解决了资源枯竭矿山的转型升级问题。
“经过实验,植物生长需要温度、光照、水分、肥料、气体等自然条件,地底下都可实现。”曾炜介绍,地下几百米的矿井里,通常温度约在25-30度,湿度为70%-80%,作为气肥的二氧化碳浓度高达780-800ppm,十分适合植物生长。
地下种菜,怎么解决光照?曾炜介绍,植物生长所需的光照其实只需所有光谱的百分之一、可见光谱的十分之一。团队通过LED光盘及电子电器控制,更改灯珠布局,形成白光、蓝光等不同的人造光谱,不仅可为各类植物提供光照条件,还能全年生产。
在井下,蔬菜被种植在水肥一体机中,靠营养液输送生长养分,避免了常规种植被土壤携带的病菌所侵袭;项目从地上引水入地,避免使用矿井地下水,也规避了重金属污染。经农业农村部食品质量监督检验测试中心(武汉)检测,井下生产的蔬菜无农药残毒,未检出汞、砷等毒性重金属,重金属含量比常规农田种植更低。
“为保障安全,我们采取自动化移栽采收,避免大量人员挤在地下。”项目中负责电子电气自动化建设的张杰教授介绍,团队在地下安装水肥机、传感设备、监控设备,在地面安装机器人、机械臂等自动化设备,做到在地下自然生长,在地面自动移栽采收。
中国工程院重点咨询项目“我国煤炭资源高效回收及节能战略研究”预测,到2030年我国废弃矿井将达1.5万处,预计可利用地下空间资源约72亿立方米,因此开发利用废弃矿井资源具有重要意义。
曾炜表示,团队还将开展高档蔬菜、药材、花卉品种的种植试验,同时探索进行低光照强呼吸的食用菌与强光照强吸收二氧化碳的植物交互辅助的多光谱组合、立体种植的废弃矿井种植模式。