Abwasser könnte dazu beitragen, eine Oase in der Lebensmittelwüste zu schaffen

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Laut Forschern der Clemson University und der südkoreanischen Gyeongsang National University würden neue Techniken für den Nahrungsmittelanbau frisches Gemüse in dicht besiedelten städtischen Gebieten produzieren und dabei einen geringeren CO2-Fußabdruck hinterlassen und weniger Wasser, Energie und Land verbrauchen als herkömmliche Anbaumethoden.

Das Projekt bringt Forscher der beiden Universitäten zusammen und wird mit 1,5 Millionen US-Dollar aus einem Programm der National Science Foundation namens Partnerships for International Research and Education (PIRE) finanziert.

Das System, das Forscher entwickeln, würde einen anaeroben Membranbioreaktor verwenden, um schädliche Schadstoffe aus dem Abwasser zu filtern und gleichzeitig Nährstoffe zurückzulassen, die Pflanzen düngen. Das aufbereitete Wasser würde für Pflanzen wie Salat verwendet, die in einem erdfreien Indoor-Hydrokultursystem wachsen, das so konzipiert ist, dass es das Wasser und seine Nährstoffe effizient nutzt.

Bei der Abwasserbehandlung würde Methan entstehen, das in Kohlendioxid umgewandelt werden könnte. Das Kohlendioxid würde das Pflanzenwachstum fördern, indem es die Luft in einem Gewächshaus oder einem modularen Behälter anreichert, der für den Pflanzenanbau umgestaltet wurde.

Die Idee besteht darin, Gemüse dort anzubauen, wo es am meisten benötigt wird, ohne es Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern entfernt transportieren zu müssen. Ziel der Forscher ist es, ein System zu entwickeln, das jeder städtischen oder vorstädtischen Gemeinde zugute kommt, und sie sehen besonders viel Potenzial für die Anwendung in verarmten Städten und Katastrophengebieten.

Das System ähnelt einem System, das die NASA in den 1990er-Jahren vorgeschlagen hatte, um Nutzpflanzen anzubauen, um die Kolonisierung des Planeten zu unterstützen, sagten Forscher.

Der Hauptforscher des Projekts ist David Ladner, außerordentlicher Professor für Umweltingenieurwesen und Geowissenschaften an der Clemson. Ladner sagte, das Projekt bündele seine Forschungsinteressen im Bereich Abwasser und Wasser für den menschlichen Gebrauch.

„Mir gefallen der kollaborative Charakter und der internationale Aspekt dieses Projekts“, sagte er. „Wir können viel von unseren Partnern in Südkorea lernen und hoffen, dass wir einen Teil unseres Wissens und unserer Ideen aus den Vereinigten Staaten in andere Teile der Welt exportieren können.“

Byoung Ryong Jeong, Professor für Gartenbau an der Gyeongsang National University, sagte, es sei eine Freude, Teil des Projekts zu sein, insbesondere da es sich um eine internationale Zusammenarbeit zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen und einer effizienteren Wassernutzung handele.

„Dies sind keine lokalen Probleme, die in bestimmten Regionen der Welt auftreten, sondern tatsächlich globale Probleme“, sagte Jeong. „Als Gärtner freue ich mich sehr auf die Zusammenarbeit mit Clemson-Ingenieuren, die versuchen, Wasser und Energie aus unserem Lebensraum zu nutzen, um die Zukunft des Gartenbaus zu gestalten. Unser Team ist gut aufgestellt, um eine fruchtbare Ernte zu erzielen, indem es nicht nur praktische Lösungen dafür findet.“ die Wiederverwendung von Abwasser und anderen verfügbaren Ressourcen, sondern auch die Produktion frischer, gesunder Pflanzen.“

Zu den Mitarbeitern des Projekts gehört Diana Vanegas, Assistenzprofessorin für Umweltingenieurwesen und Geowissenschaften an der Clemson.

„Dies ist ein Projekt, das darauf abzielt, das wichtigste Problem anzugehen, mit dem die Menschheit derzeit konfrontiert ist, nämlich den Klimawandel“, sagte sie. „Ich freue mich über die akademische Ost-West-Zusammenarbeit mit Südkorea und den Vereinigten Staaten. Diese globalen Probleme müssen mit einer globalen Partnerschaft gelöst werden, und internationale Beziehungen sind dafür sehr nützlich.“

David Flynn, der General Manager von AmplifiedAg, sagte, das Unternehmen freue sich über die Partnerschaft mit Clemson.

„Wasserschutz ist für uns, die Indoor-Landwirtschaftsgemeinschaft und die Welt insgesamt von strategischer Bedeutung“, sagte er. „Unsere Methode des hydroponischen Anbaus ist im Hinblick auf den Wasserverbrauch sehr effizient, aber wir möchten diesen Verbrauch noch weiter senken. Unsere datengesteuerte Technologie wird derzeit in großem Umfang in der Indoor-Landwirtschaftsforschung eingesetzt und wir glauben, dass sie Clemson dabei sehr unterstützen wird.“ Bemühen Sie sich, Abwasser für die Landwirtschaft aller Art wiederzuverwenden.

Das Projekt könnte weitreichende Auswirkungen haben, sagte ein Mitarbeiter, Raghupathy Karthikeyan, Charles Carter Newman Endowed Chair of Natural Resources Engineering am Clemson Department of Agricultural Sciences.

„Wir sehen Nahrungsmittelwüsten, und Urban Farming ist nicht nur in den USA, sondern auch in Entwicklungsländern, in denen es Wasserprobleme gibt, immer häufiger eine Lösung“, sagte Karthikeyan. „Als Ergebnis dieser Forschung könnten wir Wasser nutzen, das mit einer anaeroben Membran behandelt wird, um Nahrungsmittel anzubauen und den Bedürftigsten dabei zu helfen, autarker zu werden. Dieses System wäre eine Möglichkeit, eine nachhaltige Nahrungsmittelproduktion in städtischen Clustern zu erreichen.“ ."

Zu den Mitarbeitern gehört auch Gary Amy, ein Dean's Distinguished Professor für Umweltingenieurwesen und Geowissenschaften.

„In einer Zeit zunehmender Ressourcenknappheit, zu der Nahrungsmittel, Wasser, Ackerland und Düngemittel gehören, brauchen wir ein neues Paradigma für eine nachhaltige Landwirtschaft: die Integration nicht-traditioneller Gewässer für die Bewässerung, den intensiven Pflanzenanbau und neue Düngemittelquellen, die alle in unserem Projekt angesprochen werden", sagte Amy. „Von besonderer Bedeutung ist die Konvergenz des koreanischen Fachwissens in der Landwirtschaft unter kontrollierten Umweltbedingungen und des US-amerikanischen Fachwissens zur Abwasserrückgewinnung durch anaerobe Membranbioreaktortechnologie.“

Ein weiterer Mitarbeiter ist Jeffrey Adelberg, Professor für Gartenbau an der Clemson.

„Mit unserem Projekt bringen wir das Gleichgewicht der Natur in den Gemüseanbau zurück“, sagte er. „Tiere scheiden die Bausteine ​​aus, aus denen Pflanzen die hochenergetischen Moleküle bilden, die wir als Nahrung verwenden. Unsere Abfallprodukte zerfallen zu Wasser, Ammonium, Kohlendioxid und Methan sowie einigen mineralischen Nährstoffen. Alle haben einen Wert, wenn sie von den problematischen Bakterien in unserem Abfall isoliert werden.“ Stream. Die NASA stellte sich dies bereits in den 1990er Jahren im Rahmen der Planetenkolonisierung als geschlossenes System für die Lebensmittelproduktion und das Abfallrecycling vor. Jetzt wird sein erdbasiertes Analogon ein praktisches Update erhalten.“

Jesus M. de la Garza, Direktor der Clemson School of Civil and Environmental Engineering and Earth Sciences, sagte, Clemson sei gut geeignet, das Projekt zu leiten.

„David Ladners Hintergrund in nachhaltigen Wasseraufbereitungsprozessen versetzt ihn in die einzigartige Lage, als Hauptforscher dieser Forschung zu fungieren“, sagte de la Garza. „Er hat ein multidisziplinäres, internationales Team aufgebaut, das die Voraussetzungen für großen Erfolg schafft.“

Der Zuschuss ist der erste, den Clemson im Rahmen des PIRE-Programms erhält.

Anand Gramopadhye, Dekan des College of Engineering, Computing and Applied Sciences, sagte, es sei wohlverdient.

„Dr. Ladner und sein Team haben eine innovative Lösung für Fragen der Ernährungssicherheit und der Abwasserbehandlung vorgeschlagen“, sagte Gramopadhye. „Ihre interdisziplinäre Partnerschaft zielt darauf ab, nachhaltige, reale Lösungen für dringende globale Bedürfnisse zu schaffen. Ich gratuliere David und seinem Team von ganzem Herzen zu der Förderung.“

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