Η καλλιέργεια φρούτων και λαχανικών σε θερμοκήπια θα μπορούσαν σύντομα να γίνουν πιο φιλικά προς το περιβάλλον χάρη στην έρευνα που χρηματοδοτείται από την ΕΕ.
16 Ιουλίου 2024, από Bárbara Pinho
Στην επαρχία της Αλμερίας, στη νοτιοανατολική Ισπανία, οι αγρότες καλλιεργούν εκτιμώμενα 2,5 έως 3,5 εκατομμύρια τόνους φρούτων και λαχανικών κάθε χρόνο, σε αυτό που έχει γίνει γνωστό ως η «θάλασσα των θερμοκηπίων» της Αλμερίας. Σε αυτήν την περιοχή, τα θερμοκήπια εκτείνονται όσο φτάνει το μάτι, καλύπτοντας μια έκταση άνω των 40.000 εκταρίων (400 τετραγωνικών χιλιομέτρων).
Είναι εν μέρει χάρη σε αυτήν την παραγωγή που οι καταναλωτές σε όλη την ήπειρο μπορούν να απολαμβάνουν τρόφιμα όπως αγγούρια, ντομάτες και πεπόνια καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους. Ωστόσο, υπάρχει ένα πρόβλημα: αυτά τα θερμοκήπια δεν είναι πάντα ιδιαίτερα βιώσιμα όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας και νερού.
Η Serena Danesi είναι ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Συστημάτων Ενέργειας και Μηχανικής Ρευστών (IEFE) στη Ζυρίχη της Ελβετίας. Ειδικεύεται στη θερμική μηχανική και την ανάκτηση θερμότητας και, τα τελευταία τέσσερα χρόνια, ηγείται του έργου TheGreefa, το οποίο χρηματοδοτήθηκε από την ΕΕ για την ανάπτυξη ενός νέου, πιο ενεργειακά αποδοτικού και φιλικού προς το περιβάλλον συστήματος ελέγχου της θερμοκρασίας και της υγρασίας στα θερμοκήπια.
Εάν η Ευρώπη θέλει να επιτύχει τους κλιματικούς της στόχους και να θέσει το πρότυπο για βιώσιμη παραγωγή τροφίμων – έναν στόχο που τέθηκε στη στρατηγική της ΕΕ «Από το Αγρόκτημα στο Πιάτο» που υιοθετήθηκε το 2020 – τότε η βελτίωση της βιωσιμότητας της θερμοκηπιακής γεωργίας θα αποτελέσει βασική προτεραιότητα.
«Αν θέλουμε να τρώμε αγγούρια, ντομάτες και πεπόνια όλο τον χρόνο, πρέπει να γνωρίζουμε ότι η καλλιέργειά τους καταναλώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας και νερού», δήλωσε η Danesi.
Κλιματικός έλεγχος
Οι αλλαγές στις κλιματικές συνθήκες και η αυξανόμενη ανάγκη για μεγαλύτερο έλεγχο του περιβάλλοντος ανάπτυξης των καλλιεργειών έχουν οδηγήσει σε ταχεία επέκταση της εμπορικής θερμοκηπιακής καλλιέργειας σε όλη την Ευρώπη.
Το 2018 εκτιμήθηκε ότι η Ευρώπη διέθετε περίπου 210.000 εκτάρια (2.100 τετραγωνικά χιλιόμετρα) θερμοκηπίων, με ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις στην Ισπανία (70.000 εκτάρια), την Ιταλία (42.800 εκτάρια), τη Γαλλία, την Ολλανδία, καθώς και στην Κεντρική και Ανατολική Ευρώπη.
Ωστόσο, οι ενεργειακές ανάγκες των θερμοκηπίων διαφέρουν ανάλογα με την τοποθεσία τους. Το έργο TheGreefa φέρνει κοντά ερευνητές από Ιταλία, Γαλλία, Γερμανία, Ισπανία, Ελβετία, Πολωνία και Τυνησία, με σκοπό τη μελέτη της απόδοσης του προτεινόμενου συστήματός τους σε διαφορετικές κλιματικές ζώνες.
Θερμότητα από την Υγρασία
Η καινοτόμος λύση που προτείνουν οι ερευνητές του TheGreefa επιτρέπει στους καλλιεργητές να αξιοποιούν την υγρασία που εκλύεται φυσικά από τα φυτά για την παραγωγή θερμότητας. Παράλληλα, καθιστά δυνατή την ανάκτηση καθαρού νερού από την περίσσεια υγρασίας, μειώνοντας έτσι τόσο την κατανάλωση νερού όσο και ενέργειας.
Μια αλμυρή διάλυση απορροφά την υπερβολική υγρασία μέσα στο θερμοκήπιο, απελευθερώνοντας θερμότητα μέσω μιας θερμοχημικής αντίδρασης.
«Μπορούμε να αφυγραίνουμε τον αέρα και να παράγουμε θερμότητα ταυτόχρονα», εξηγεί η Danesi.
Ένα επιπλέον όφελος αυτής της διαδικασίας είναι ότι καταργεί την ανάγκη για αερισμό, μειώνοντας δραστικά τις θερμικές απώλειες που συμβαίνουν όταν ανοίγονται τα παράθυρα για την απομάκρυνση της υγρασίας.
Μόλις η αλμυρή διάλυση απορροφήσει τη μέγιστη δυνατή ποσότητα νερού, μπορεί να αναγεννηθεί χρησιμοποιώντας χαμηλής έντασης θερμότητα από πλεονάζουσα ηλιακή ενέργεια. Αυτή η διαδικασία διαχωρίζει το αλάτι από το νερό, επιτρέποντας την αποθήκευση της αλμυρής διαλυτής για μελλοντική χρήση.
Ο αφυδατωτικός μηχανισμός που δημιουργείται από την αλμυρή διάλυση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αποξήρανση νωπών προϊόντων, όπως βότανα και φρούτα, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους. Επειδή λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες, διατηρείται η φυσική τους μυρωδιά και γεύση.
Η τεχνολογία δοκιμάστηκε σε θερμοκήπια στην Ελβετία και την Τυνησία. Στην Ελβετία, η έμφαση δόθηκε στη θέρμανση και την εποχιακή αποθήκευση, ενώ στις νότιες χώρες η έρευνα επικεντρώθηκε στην ενεργειακή απόδοση και την ανάκτηση νερού.
«Αυτή τη στιγμή αξιολογούμε τα αποτελέσματα και έχουμε παρατηρήσει εξοικονόμηση ενέργειας», δήλωσε η Danesi. «Στο ελβετικό θερμοκήπιο, το σύστημά μας μείωσε τις απαιτήσεις σε θερμική ενέργεια κατά 50%».
Παρόλο που η τεχνολογία είναι πολλά υποσχόμενη, η ευρεία εμπορική της εφαρμογή βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο. Προς το παρόν, οι πιλοτικές δοκιμές θα συνεχιστούν σε μικρότερης κλίμακας περιβάλλοντα, πριν μεταφερθούν σε ευρύτερη εμπορική χρήση.
Ηλιακή ενέργεια στη γεωργία
Ένας ακόμη τρόπος για να γίνουν τα θερμοκήπια πιο βιώσιμα είναι η αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας, δεδομένου ότι καλύπτουν μεγάλες εκτάσεις εκτεθειμένες στο φως του ήλιου. Αυτό δίνει στα θερμοκήπια ένα μοναδικό πλεονέκτημα: τη δυνατότητα να παράγουν καθαρή ηλεκτρική ενέργεια απευθείας από τον ήλιο.
Ωστόσο, ένα βασικό εμπόδιο είναι ότι τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ είναι αδιαφανή, γεγονός που τα καθιστά ακατάλληλα για τοποθέτηση πάνω από καλλιέργειες, καθώς θα εμπόδιζαν την ανάπτυξή τους.
Αυτήν την πρόκληση αποφάσισε να αντιμετωπίσει ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Nick Kanopoulos μέσα από το τριετές ευρωπαϊκό έργο PanePowerSW, το οποίο χρηματοδοτήθηκε από την ΕΕ και ολοκληρώθηκε το 2021.
Καινοτομία στα Αγροφωτοβολταϊκά
Ο Nick Kanopoulos είναι CEO της Brite Solar, μιας start-up εταιρείας με έδρα τη Θεσσαλονίκη, Ελλάδα, η οποία εξειδικεύεται στην τεχνολογία ηλιακής ενέργειας νέας γενιάς.
«Θέλαμε να δημιουργήσουμε ένα φωτοβολταϊκό πάνελ κατάλληλο για τη γεωργία, ώστε στην ίδια έκταση να μπορούμε να παράγουμε τόσο καλλιέργειες όσο και ενέργεια, χωρίς να επηρεάζει το ένα το άλλο», δήλωσε ο Kanopoulos.
Η ομάδα του ανέπτυξε ένα ημιδιαφανές φωτοβολταϊκό πάνελ, επικαλυμμένο με νανοϋλικά που απορροφούν τα φωτονικά σωματίδια στο υπεριώδες φάσμα – φως που δεν είναι χρήσιμο ούτε για τα φυτά ούτε για τα ηλιακά πάνελ. Στη συνέχεια, τα μετατρέπει και τα επανεκπέμπει στο κόκκινο και μπλε φάσμα του ορατού φωτός, το οποίο είναι ευεργετικό τόσο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όσο και για τη φωτοσύνθεση.
Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει τη διέλευση του ορατού φωτός, ενώ παράλληλα ενισχύει τόσο την ηλιακή απόδοση όσο και την αγροτική παραγωγικότητα, καθιστώντας τη ιδανική για χρήση σε θερμοκήπια.
Οφέλη από την Καθαρή Ενέργεια
Η ομάδα της Brite Solar δοκίμασε τα πάνελ της σε θερμοκήπια σε Ελλάδα, Ισπανία, ΗΠΑ και Σιγκαπούρη, καθώς και σε ανοιχτές καλλιέργειες στη Γερμανία, Γαλλία, Ολλανδία και Ρουμανία. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε διάφορες καλλιέργειες, όπως ντομάτες, μύρτιλα, καλλωπιστικά φυτά και αχλαδιές. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι αγρότες μπορούν να μειώσουν σημαντικά το ανθρακικό τους αποτύπωμα, παράγοντας καθαρή ενέργεια παράλληλα με τις καλλιέργειές τους.
Εκτός από τη δυνατότητα ενεργειακής αυτονομίας για τους αγρότες, η καινοτόμος δομή του θερμοκηπίου προσφέρει επιπλέον πλεονεκτήματα:
- Συλλογή βρόχινου νερού για άρδευση.
- Προστασία από ακραία καιρικά φαινόμενα.
- Μείωση της εξάτμισης του νερού, μειώνοντας τις ανάγκες άρδευσης κατά 20-40%.
Η ομάδα του Kanopoulos επεκτείνεται πλέον, κατασκευάζοντας νέο εργοστάσιο στην Ελλάδα για την αυτοματοποιημένη παραγωγή ηλιακού γυαλιού. Το νέο εργοστάσιο θα επιτρέπει τη συνδυασμένη εφαρμογή των νανοεπιστρώσεων και τη συναρμολόγηση των φωτοβολταϊκών πάνελ σε μία ενιαία γραμμή παραγωγής.
Αυτό θα βοηθήσει την εταιρεία να επεκταθεί σε περισσότερους πελάτες, τόσο μικρούς όσο και μεγάλους αγρότες, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα του αγροτικού τομέα.
«Πιστεύουμε ότι η εκτεταμένη χρήση αυτής της τεχνολογίας θα συμβάλει στην απανθρακοποίηση της γεωργίας και στην προώθηση της βιώσιμης παραγωγής τροφίμων», δήλωσε ο Kanopoulos.
