Carbon dioxide có thể cách mạng hóa nông nghiệp trên mái nhà

Một cách mới để thúc đẩy sự phát triển của cây trồng trong các trang trại trên sân thượng.
Carbon dioxide có thể cách mạng hóa nông nghiệp trên mái nhà
Hệ thống BIG GRO. Nguồn: Dr. Sarabeth Buckley

Con người liên tục thở ra một lượng lớn CO2 và khi chúng ta ở trong một tòa nhà trong một khoảng thời gian, nó sẽ tạo ra nồng độ carbon dioxide cao bên trong tòa nhà. CO2 này được loại bỏ thông qua hệ thống thoát khí của tòa nhà.

Thật thú vị, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Boston đã đề xuất một hệ thống gọi là BIG GRO, trong đó lượng CO2 dư thừa từ hệ thống thoát khí của một tòa nhà có thể được sử dụng như một loại phân bón để phát triển các khu vườn trên sân thượng phát triển mạnh mẽ.

“Thực vật lấy CO2 làm nguồn thức ăn và khi chúng tiếp xúc với nhiều CO2, chúng sẽ phát triển lớn hơn so với những gì chúng có. Tôi đã trồng cây ở cuối hệ thống thoát khí của một tòa nhà trên tầng thượng để cung cấp cho chúng lượng CO2 dư thừa”, tác giả chính và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Cambridge, Tiến sĩ Sarabeth Buckley nói với IE.

Tiến sĩ Buckley và nhóm của cô đã thuê BIG GRO để trồng rau bina và ngô trên sân thượng của một tòa nhà nằm trong khuôn viên Đại học Boston. Họ nhận thấy rằng khi cây tiếp xúc với nồng độ CO2 cao, chúng sẽ lớn hơn và khỏe mạnh hơn.

CO2 làm cho khu vườn trên sân thượng trở nên khả thi
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), việc trồng cây trên mái của một tòa nhà có một số lợi ích về mặt sinh thái và tài chính. Vườn trên sân thượng cải thiện chất lượng không khí trong một khu vực, giảm lượng khí thải carbon của tòa nhà, làm cho tòa nhà hiệu quả hơn bằng cách hoạt động như một chất cách nhiệt và cũng nâng cao chất lượng nước.

Tuy nhiên, các khu vườn trên sân thượng rất khó quản lý vì cây trồng phải chịu nhiều áp lực khi chúng được trồng trên mái của một tòa nhà. Việc tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, lượng mưa và gió ảnh hưởng đến sự phát triển của chúng, và hầu hết thời gian, cây chết hoặc chúng phát triển không khỏe mạnh. Hơn nữa, việc thiết lập một khu vườn trên sân thượng với đầy đủ nước và chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng cũng có những thách thức riêng.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy vấn đề này và trong khi tìm kiếm giải pháp, họ nhận ra rằng nguồn cung cấp carbon dioxide có thể tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng trong vườn trên sân thượng. Vì CO2 về cơ bản là thức ăn cho thực vật, có khả năng khuếch đại quá trình quang hợp và có nhiều trong môi trường đô thị vì con người luôn thở ra. Nó có thể làm tăng sự phát triển của thực vật, làm cho các trang trại trên mái nhà thành công hơn và do đó có nhiều lựa chọn khả thi hơn để lắp đặt trên các tòa nhà.

Để kiểm tra lý thuyết này, các nhà nghiên cứu đã quyết định trồng rau bina và cây ngô bằng cách đặt chúng gần lỗ thoát khí CO2 trên nóc một tòa nhà. Họ đã tạo ra một khu vườn trên sân thượng bằng cách sử dụng các thiết bị và công nghệ khác nhau và đặt tên là BIG GRO.

Trong khi giải thích các yếu tố khác nhau của BIG GRO, Tiến sĩ Buckley cho biết, “Tôi đã thử nghiệm nhiều hệ thống ứng dụng khác nhau, nhưng cuối cùng chỉ sử dụng một đoạn đường nối bằng nhôm tương đối đơn giản để di chuyển không khí thải về phía các nhà máy. Tôi cũng sử dụng thùng sữa có lót nỉ do công ty Recover Green Roofs có trụ sở tại Boston thiết kế để trồng tất cả các loại cây. Đây là phương pháp chính được sử dụng trong các trang trại trên mái nhà ở Boston”.

Cô ấy nói thêm, “Để theo dõi điều kiện môi trường, tôi đã sử dụng bộ ghi HOBO được gắn vào lỗ thông hơi quạt và ghi lại các điều kiện như nồng độ CO2, nhiệt độ và độ ẩm tương đối cứ sau 5 phút”.

ADDVIDEO

Nồng độ CO2 trong không khí đi ra khỏi lỗ thông hơi là 800 phần triệu. Nồng độ như vậy là quá đủ để hỗ trợ cây phát triển khỏe mạnh. Các nhà nghiên cứu cũng trồng một số cây rau bina và cây ngô gần các quạt điều khiển (cách xa lỗ thông khí CO2) để họ có thể so sánh sự khác biệt trong sự phát triển của các cây.

Kết quả của thí nghiệm này phù hợp với những gì các nhà nghiên cứu mong đợi. Những cây ngô và rau bina đặt gần lỗ thông hơi có kích thước lớn hơn gấp hai đến ba lần so với những cây được trồng gần quạt điều khiển. Các nhà nghiên cứu cũng nhận ra rằng tốc độ gió cũng đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của thực vật.

Ví dụ, tốc độ gió cao từ lỗ thông hơi có tác động tiêu cực đến sự phát triển của thực vật. Do đó, trong một hệ thống như BIG GRO, cùng với nồng độ CO2, gió cũng cần được duy trì ở mức tối ưu.

Tầm quan trọng của các hệ thống như BIG GRO
Theo Tiến sĩ Buckley, nếu BIG GRO có thể tạo ra một môi trường thân thiện hơn cho thực vật trong khu vườn trên sân thượng và cho phép chúng phát triển lớn hơn, thì điều đó có thể làm cho khu vườn trên sân thượng trở thành một lựa chọn khả thi hơn cho các chủ sở hữu tòa nhà không muốn đầu tư vào mái xanh đắt tiền. Điều này có thể dẫn đến việc tăng cường lắp đặt các trang trại trên mái nhà, mang lại nhiều lợi ích khác nhau, từ quản lý nhiệt đến tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng cuộc sống tổng thể.

Tuy nhiên, hệ thống ứng dụng khí thải của BIG GRO cần được tối ưu hóa trước khi nó trở thành một công nghệ chính thống và khả thi. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà nghiên cứu chỉ trồng cây trực tiếp xung quanh lỗ thông hơi, nhưng lý tưởng nhất là mọi người có thể trồng cây ở khoảng cách lớn hơn từ lỗ thông hơi mà vẫn nhận được lợi ích tương tự.

Hơn nữa, họ cũng cần kiểm tra hiệu quả của BIG GRO đối với nhiều loại cây khác và trong các bối cảnh sân thượng khác nhau. Tiến sĩ Buckley có kế hoạch thử nghiệm và phát triển thêm BIG GRO ở New York. Cô ấy muốn giúp tăng sản lượng ở nhiều trang trại trên sân thượng đã tồn tại và tổng số lượng vườn trên sân thượng ở NYC.

Như Ý
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM