Las aguas residuales podrían ayudar a crear un oasis en el desierto alimentario

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Las nuevas técnicas para cultivar alimentos producirían verduras frescas en áreas urbanas densas y dejarían una huella de carbono más ligera y usarían menos agua, energía y tierra que los métodos agrícolas tradicionales, según investigadores de la Universidad de Clemson y la Universidad Nacional de Gyeongsang de Corea del Sur.

El proyecto reúne a investigadores de las dos universidades y está financiado con $ 1,5 millones de un programa de la Fundación Nacional de Ciencias llamado Asociaciones para la Investigación y Educación Internacional (PIRE).

El sistema que están desarrollando los investigadores usaría un biorreactor de membrana anaeróbica para filtrar los contaminantes dañinos de las aguas residuales y dejar atrás los nutrientes que fertilizan las plantas. El agua tratada se usaría en cultivos, como la lechuga, que crecen en un sistema hidropónico interior sin suelo que está diseñado para usar el agua y sus nutrientes de manera eficiente.

El tratamiento de las aguas residuales produciría metano que podría convertirse en dióxido de carbono. El dióxido de carbono mejoraría el crecimiento de las plantas al enriquecer el aire dentro de un invernadero o contenedor modular que ha sido reconfigurado para el cultivo en crecimiento.

La idea es cultivar vegetales donde más se necesitan sin tener que enviarlos desde cientos o incluso miles de kilómetros de distancia. Los investigadores tienen como objetivo diseñar un sistema que beneficie a cualquier comunidad urbana o suburbana, y ven una aplicación particularmente prometedora en ciudades empobrecidas y zonas de desastre.

El sistema es similar a uno propuesto por la NASA en la década de 1990 como una forma de cultivar para apoyar la colonización del planeta, dijeron los investigadores.

El investigador principal del proyecto es David Ladner, profesor asociado de ingeniería ambiental y ciencias de la Tierra en Clemson. Ladner dijo que el proyecto reúne sus intereses de investigación en aguas residuales y agua para consumo humano.

"Me gusta la naturaleza colaborativa y el aspecto internacional de este proyecto", dijo. "Tenemos mucho que aprender de nuestros socios en Corea del Sur y, con suerte, podemos exportar algunos de nuestros conocimientos e ideas de los Estados Unidos a otras partes del mundo".

Byoung Ryong Jeong, profesor de horticultura en la Universidad Nacional de Gyeongsang, dijo que es un placer ser parte del proyecto, especialmente porque es una colaboración internacional para reducir las emisiones de carbono y usar el agua de manera más eficiente.

"Estos no son problemas locales que ocurren en regiones específicas del mundo, sino que son globales", dijo Jeong. "Como horticultor, estoy muy emocionado de trabajar con los ingenieros de Clemson que intentan utilizar el agua y la energía de nuestro entorno de vida para dar forma al futuro de la horticultura. Nuestro equipo está bien posicionado para producir una cosecha fructífera al encontrar no solo soluciones prácticas para la reutilización de aguas residuales y otros recursos disponibles, sino también para producir cultivos frescos y saludables".

Entre los colaboradores del proyecto se encuentra Diana Vanegas, profesora asistente de ingeniería ambiental y ciencias de la Tierra en Clemson.

"Este es un proyecto destinado a abordar el problema más importante que enfrenta la humanidad en este momento, que es el cambio climático", dijo. "Estoy entusiasmado con la colaboración académica Este-Oeste con Corea del Sur y Estados Unidos. Estos problemas globales deben resolverse con una asociación global, y las relaciones internacionales son muy útiles para eso".

David Flynn, gerente general de AmplifiedAg, dijo que la compañía está emocionada de asociarse con Clemson.

"La conservación del agua es estratégicamente importante para nosotros, la comunidad de agricultura de interior y el mundo en general", dijo. "Nuestro método de cultivo hidropónico es muy eficiente en términos de uso de agua, pero queremos reducir aún más ese consumo. Actualmente, nuestra tecnología basada en datos se utiliza ampliamente en la investigación de agricultura de interior, y creemos que será de gran ayuda para Clemson en su se esfuerzan por reutilizar las aguas residuales para la agricultura de todo tipo".

El proyecto podría tener un impacto generalizado, dijo un colaborador, Raghupathy Karthikeyan, presidente de ingeniería de recursos naturales de Charles Carter Newman en el Departamento de Ciencias Agrícolas de Clemson.

"Vemos desiertos alimentarios, y la agricultura urbana está surgiendo como una solución, no solo en los EE. UU. sino también en los países en desarrollo donde tienen problemas de agua", dijo Karthikeyan. "Como resultado de esta investigación, podríamos aprovechar el agua que se trata con una membrana anaeróbica para cultivar alimentos y ayudar a los más necesitados a ser más autosuficientes. Este sistema sería una forma de lograr una producción sostenible de alimentos en grupos urbanos". ."

También entre los colaboradores se encuentra Gary Amy, Profesor Distinguido del Decano de ingeniería ambiental y ciencias de la Tierra.

"En una era de creciente escasez de recursos que incluye alimentos, agua, tierra cultivable y fertilizantes, necesitamos un nuevo paradigma para la agricultura sostenible: la integración de aguas no tradicionales para el riego, cultivos de alta intensidad y nuevos fuentes de fertilizantes, todos los cuales se abordan en nuestro proyecto", dijo Amy. "De particular importancia es la convergencia de la experiencia coreana en agricultura de ambiente controlado y la experiencia estadounidense en recuperación de aguas residuales mediante tecnología de biorreactor de membrana anaeróbica".

Otro colaborador es Jeffrey Adelberg, profesor de horticultura en Clemson.

"En nuestro proyecto, devolvemos el equilibrio de la naturaleza a la producción de vegetales", dijo. "Los animales excretan los componentes básicos que las plantas usan para construir las moléculas de alta energía que usamos como alimento. Nuestros productos de desecho se degradan en agua, amonio, dióxido de carbono y metano, y algunos nutrientes minerales. Todos tienen valor cuando se aíslan de las bacterias problemáticas en nuestros desechos. corriente. La NASA imaginó esto como un sistema cerrado para la producción de alimentos y el reciclaje de desechos en la década de 1990 como parte de la colonización planetaria. Ahora su análogo basado en la Tierra obtendrá una actualización práctica ".

Jesús M. de la Garza, director de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental y Ciencias de la Tierra de Clemson, dijo que Clemson está bien preparado para liderar el proyecto.

"La experiencia de David Ladner en procesos sostenibles de tratamiento de agua lo posiciona de manera única para servir como investigador principal en esta investigación", dijo de la Garza. "Ha construido un equipo internacional multidisciplinario que prepara el escenario para un gran éxito".

La subvención es la primera que recibe Clemson como parte del programa PIRE.

Anand Gramopadhye, decano de la Facultad de Ingeniería, Computación y Ciencias Aplicadas, dijo que es bien merecido.

"El Dr. Ladner y su equipo han propuesto una solución innovadora para los problemas de seguridad alimentaria y el tratamiento de aguas residuales", dijo Gramopadhye. "Su asociación interdisciplinaria tiene como objetivo crear soluciones sostenibles del mundo real para las necesidades globales urgentes. Ofrezco a David y su equipo mis más sinceras felicitaciones por la subvención".

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