Исследователи из Университета Южной Австралии разработали самодостаточную систему на солнечной энергии, которая испаряет морскую воду и перерабатывает ее в пресную, позволяя выращивать сельскохозяйственные культуры без какого-либо участия человека.

Это могло бы в ближайшие десятилетия помочь решить надвигающуюся глобальную нехватку пресной воды и продовольствия, поскольку к 2050 году население мира, как ожидается, достигнет 10 миллиардов человек.

Профессор Хаолан Сюй и Гэри Оуэнс из Института индустрии будущего Университета Южной Австралии разработали вертикальную плавучую морскую ферму, состоящую из верхнего уровня, похожего на теплицу, и нижней камеры для сбора воды.

"Эта система работает во многом как впитывающая грядка, с которой, возможно, знакомы садоводы-любители", — говорит Оуэн. 

Система собирает морскую воду с помощью ряда испарителей, затем в корпусе улавливаются соли и под солнечными лучами в воздух выделяется чистый пар. Впоследствии он конденсируется на специальных ремнях и переносится в верхнюю установку, то есть в камеру роста.

В ходе полевых испытаний исследователи вырастили три распространенные овощные культуры — брокколи, салат и пак-чой — на поверхности морской воды без обслуживания и дополнительного орошения чистой водой.

По словам профессора Сюй, система, которая питается только от солнечного света, имеет ряд преимуществ перед проектами морских ферм, которые в настоящее время проходят испытания.

"В других конструкциях испарители устанавливаются внутри камеры выращивания, что занимает ценное пространство, которое в противном случае можно было бы использовать для растений. Кроме того, эти системы склонны к перегреву и гибели урожая", — говорит профессор Сюй.

В качестве альтернативы также предлагались плавучие фермы, где электричество для питания обычных опреснительных установок вырабатывают традиционные солнечные панели, но такой подход энергоемок, а сама система дорога в обслуживании.

"В нашей конструкции вертикальное расположение испарителя и камер для растений уменьшает общую площадь устройства, максимально увеличивая место для производства продуктов питания. Оно полностью автоматизировано, дешево и чрезвычайно просто в эксплуатации, использует только солнечную энергию и морскую воду для производства чистой воды и урожая".

По словам Оуэнса, на данном этапе их конструкция является лишь проверкой концепции, но следующим шагом будет ее масштабирование с использованием небольшого набора отдельных устройств для наращивания производства. Удовлетворение больших потребностей в продовольствии будет означать увеличение как размера, так и количества систем.

"Вполне возможно, что когда-нибудь в будущем вы сможете увидеть огромные фермерские биокуполы, плавающие в океане, или несколько меньших устройств, развернутых на большой морской территории" — говорит Оуэнс.

Их существующий прототип, вероятно, будет модифицирован для производства большего количества биомассы, в том числе с использованием недорогих материалов, таких как отходы волокна рисовой соломы, чтобы сделать устройство еще более дешевым в эксплуатации.

Исследователи также показали, что переработанная вода, полученная при помощи новой системы, достаточно чистая для питья, и имеет меньшую соленость, чем указано в рекомендациях Всемирного здравоохранения. Таким образом она может помочь сгладить нехватку этого ценного ресурса. По оценкам ООН, к 2050 году около 2,4 миллиарда человек, вероятно, столкнутся с нехваткой воды. Ожидается, также что за тот же период глобальные поставки для сельскохозяйственного орошения снизятся примерно на 19%.

"Пресная вода составляет всего 2,5% мировых запасов, и большая часть ее недоступна, поскольку она хранится в ледниках, ледяных шапках или находится глубоко под землей, — говорит Оуэнс. — Дело не в том, что ее количество сокращается, а в том небольшом запасе, который существует. Спрос на воду постоянно растет из-за роста населения и изменения климата".

По оценке ученых, внедрение этой технологии могло бы помочь улучшить здоровье и благосостояние миллиардов людей во всем мире.

Описание эксперимента опубликовано в издании Chemical Engineering Journal.