Экологичные умные фермы на основе рециркуляции питательного раствора

Новые технологии городского сельского хозяйства, такие как вертикальные и умные фермы, часто основаны на гидропонном выращивании растений в питательных растворах без почвы. Около 20–30% питательного раствора при таком методе сбрасывается, не усваиваясь растениями, что вносит вклад в загрязнение окружающей среды.

Эту проблему может решить рециркуляционный метод гидропоники, при котором раствор стерилизуется ультрафиолетом (УФ) и используется повторно. Однако его внедрению мешают две основные проблемы: риск развития болезней и дисбаланса питательных веществ из-за роста микроорганизмов в растворе, а также высокая начальная стоимость системы (сотни миллионов вон за гектар).

Исследователи из Корейского института науки и технологий (KIST) под руководством докторов Чжу Ён Ли и Тэ Ин Ана предложили метод стабильного управления популяцией микроорганизмов в таких системах. Они создали модель, симулирующую поток воды, питательных веществ, а также приток, рост и сброс микроорганизмов в рециркуляционных и нерециркуляционных системах.

Результаты моделирования показали:

• В рециркуляционных системах популяцию микроорганизмов можно контролировать, регулируя мощность УФ-стерилизации и подачу воды.
• В нерециркуляционных системах популяция микроорганизмов сильно колеблется в зависимости от количества используемой воды и резко возрастает при её недостатке.

Из-за высокой стоимости УФ-систем команда также разработала собственную стерилизационную установку и работает над её коммерциализацией как экономичной альтернативы импортным аналогам.

Технология уже вызвала коммерческий интерес:

• Права на ПО для управления рециркуляционной системой приобретены компанией Dooinbiotech Co., Ltd. за 80 млн вон аванса (8.5% от операционной выручки).
• Соглашение с Shinhan A-Tec Co., Ltd. на передовую технологию рециркуляционной гидропоники заключено за 200 млн вон аванса (1.5% от операционной выручки).

Внедрение системы позволит сократить расходы на удобрения примерно на 30-40%, что для фермы площадью 1 га эквивалентно 30 млн вон в год.

Доктор Чжу Ён Ли: «Разработанная система делает переход к экологичным рециркуляционным гидропонным системам доступным вариантом для большего числа фермеров».

Доктор Тэ Ин Ан: «Мы также разрабатываем программное обеспечение и руководства по эксплуатации, чтобы помочь фермерам управлять балансом питательных веществ в растворах и увеличить число хозяйств, использующих рециркуляционную гидропонику».