湖北废弃矿井植物工厂关键技术研究出成果 地下245米深处种出蔬菜

阳春三月,在已有三千年开采历史的大冶市铜绿山古铜矿遗址旁、大冶有色集团铜绿山矿地下245米的废弃矿道中,一排排绿油油的奶油生菜即将收获。这是湖北工业大学和武汉湖工富瑞能源技术有限公司承担的湖北省科技厅《废弃矿井植物工厂关键技术研究》科研课题的现场场景。
“生菜仅仅是开始试验的品种,我们可以在这里无季节地种出各种各样的植物。”湖北工业大学教授曾炜说,下一步将开展高档蔬菜、药材、花卉品种的种植试验,同时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。
利用废弃矿井建设地下植物工厂可期
湖北省废弃磷矿矿井不少,同时也存在采掘已尽或进入采掘尾声的铜矿、铁矿、盐矿等矿井。每个矿山闭矿工作需要数亿投资,然而,废弃矿井却有巨大的地下空间、完善的通风、通信以及水电轨道等优良资源。
2022年全国两会期间,中国工程院院士袁亮提出:2020年我国关闭煤矿矿井12000处,到2030年有超过15000个废弃矿井需要关闭,预计可利用地下空间资源72亿立方米。
从农业角度上看,井下有常年恒定的温湿度条件。以大冶铜绿山铜矿地下245米处为例,温度常年在25至28℃,湿度保持在70至80%,这是植物生长优异的环境,更有二氧化碳浓度保持在700至800ppm之间,是地面的一倍,而二氧化碳被称之为植物气肥。废弃矿井唯一缺乏的是光照,只要解决光照问题,便可以无季节生产绝大部分植物,且不使用农药,工厂化生产植物生长周期可缩短20至40%。理论上植物所需要的光谱只是可见光谱的十分之一,针对植物所需的特定光谱人造光环境,可以获得超过10倍于大田种植的产能。与地面植物工厂方式相比,由于无需控温能耗,生产运营成本可降低60%以上。
利用废弃矿井建设地下植物工厂,可成为资源枯竭型城市废弃矿山转型都市农业的有效路径。
“地下生菜”重金属含量低于国际食品安全标准
2019年6月,湖北工业大学与黄石市政府签订战略合作协议。校企合作开启时,湖北工业大学与大冶有色金属集团就尾矿库建设光伏电站、光伏绿色　用于井下植物工厂生产的设想展开调研。2020年初,湖北工业大学向湖北省科技厅提出废弃矿井植物工厂的项目指南,省科技厅经全面考察和专家论证后,将此项目列入2020年湖北省重点科技研发计划,拨款50万元由湖北工业大学会同企业开展《废弃矿井植物工厂关键技术研究》工作。这一研究项目不仅包括废弃矿井植物工厂的种植系统设计及示范,植物营养液配方研发;更将高科技的特定光谱光源设计,水肥自动化系统,智能物联网系统,移栽、采收自动化的实验室示范等研究内容前瞻性地加以布局,研究成果经工业化放大实验后推广,形成立体种植、智能物联、精准管控的工业化矿井农业发展模式。
“我们矿井面积数十万平方米,如果按三层立体种植的话,相当于增加了上千亩耕地呢。”铜绿山矿长曾海鹏说,起初他们也担心矿区地层重金属污染,井下生产的生菜经农业农村部食品质量监督检验测试中心(武汉)检测,无农药残毒,未检出汞、砷等毒性重金属,本地水体特有的铅、镉、铬等重金属含量低于国际食品安全标准一个数量级。
湖北工业大学教授张杰介绍,下一步,将把在地面试验的自动化移栽采收装置与矿井轨道结合起来,形成机器人辅助的自动化、数据化的废弃矿井植物工厂流水线。(湖北日报全媒记者 文俊 通讯员 朱克甲)来源:湖北日报