¿Cómo puede la agricultura sostenible ahorrar energía?

Concentradores Fluidinámicos Solaculture

Toldos de matriz Solaculture soportados por aros de alambre

Las matrices de Solaculture recogen y concentran de manera fluida la energía solar térmica directa y difusa absorbida por las regiones terrestres cubiertas. Las tomas de aire de generadores, calentadores o chimeneas alimentados por motor se utilizan para crear presiones ligeramente subatmosféricas dentro de las regiones cubiertas por cubiertas de tela microporosas transparentes (cubiertas de cultivos). La presión subatmosférica provoca la entrada de aire atmosférico a través de los toldos porosos y dirige el aire dentro de los toldos hacia las entradas de aire y el aire es calentado por la tierra a medida que viaja hacia las entradas. La pérdida de calor de las plantas y la tierra hacia el medio ambiente local se debe principalmente a la convección y la evaporación, y ambos mecanismos se evitan en Solaculture por el paso interno de aire a través de los toldos porosos y por el flujo de la capa límite a lo largo de las superficies internas del toldo. La entrada de aire a través de las cubiertas evita el escape de aire y gas, enfría las cubiertas y reduce el arrastre del flujo de aire a lo largo de los interiores del dosel.

Las matrices de Solaculture recolectan y concentran agua del vapor atmosférico, de la precipitación y de las regiones y plantas terrestres cubiertas dentro de la matriz. El escape de los motores de combustión interna o externa o calentadores alimentados con “aire” de las matrices de Solaculture contiene vapor de agua de la atmósfera local, el agua evaporada de las plantas y la tierra y el agua de combustión del biogás producido dentro de la matriz y del cofuel suministrado . El porcentaje de agua en el escape es mucho mayor de lo que la atmósfera puede contener como vapor y gran parte de él se condensa al salir. Se puede recolectar agua adicional con intercambiadores de calor de bajo costo. Parte del calor, el agua y el CO 2 pueden devolverse a la matriz para el crecimiento de las plantas. Los sistemas Solaculture pueden ser productores netos de agua y producir agua destilada para una variedad de usos.

Las aguas residuales de las aguas residuales municipales, la cría de animales y la agricultura causan un exceso de nutrientes en las vías fluviales, lagos y océanos. El agua y los nutrientes pueden tener un gran valor en los arreglos de Solaculture para el crecimiento de plantas, algas y para la producción de biocombustibles. Las matrices de Solaculture se evaporan, concentran y condensan el agua para su reutilización.

Las matrices de Solaculture pueden recolectar y concentrar biogás (metano e hidrógeno) de procesos microbianos dentro de la tierra asociados con plantas, rellenos sanitarios, sitios de remediación, aguas residuales, basura, pantanos, pantanos, depósitos, minas de carbón, pilas de carbón, arenas bituminosas, pozos de petróleo y gas. regiones, rumiantes u otras fuentes. Las matrices de Solaculture pueden producir biogás in situ en cooperación con las comunidades microbianas que se producen y prosperan en el entorno local en lugar de eliminar y transportar plantas a instalaciones de procesamiento remotas para convertirlas en biocombustibles. El metano atmosférico es una preocupación en el cambio climático y muchas fuentes existentes, como los vertederos, las regiones productoras de petróleo y gas, los estanques de aguas residuales, los lotes de alimentación animal y las turberas pueden ser capturados económicamente por los arrays de Solaculture.

La forma más económica de reducir el CO2 atmosférico es aumentar la materia vegetal y almacenar los productos de descomposición resultantes en la tierra local. El “Evento Azolla” de hace 50 millones de años es un ejemplo de cómo este proceso puede reducir drásticamente el CO2 atmosférico.

Los concentradores fluidos dinámicos de Solaculture pueden proporcionar alimentos, agua, electricidad, combustible y calor a bajo costo, y Solaculture puede aumentar el crecimiento de las plantas y las regiones donde se pueden cultivar las plantas al mejorar el ambiente de la planta a través del control mejorado de la luz solar, el agua, el aire, el CO 2 , y temperatura. Al utilizar también la tierra local para el almacenamiento a corto y largo plazo de combustible, calor, agua y para el secuestro de CO 2 a través de plantas y sus productos de descomposición, Solaculture puede satisfacer mejor las necesidades de la vida con la adición de beneficios climáticos.

Las cubiertas transparentes porosas de bajo costo (~ $ 0.5 / m 2 ) como Agribon AG-19 se usan actualmente para aumentar los rendimientos de los cultivos y se pueden usar cubiertas similares en los arreglos de Solaculture. Solaculture es especialmente atractivo para regiones fuera de la red y residencias independientes, incluida la provisión de agua, reciclaje de agua y conversión de energía de aguas residuales, basura y desechos agrícolas. La tierra de bajo costo, inadecuada para la agricultura convencional, puede ser productiva con Solaculture.

Gran parte de los EE. UU. Recibe 2.000kwh / m 2 / año de radiación solar, y la energía solar puede tener un valor considerable en la evaporación y concentración de agua, calor, crecimiento de cultivos, secado de cultivos y producción de biocombustibles.

Los concentradores solares fluidos dinámicos Solaculture son mucho menos costosos que los concentradores solares radiativos y ofrecen muchos beneficios adicionales. Los concentradores solares fluidos dinámicos de Solaculture pueden tener relaciones de concentración mucho más altas que los concentradores solares radiativos, y pueden ser mucho más eficientes. Las matrices de Solaculture pueden usar radiación solar directa y difusa, y no requieren seguimiento o espaciado.

La extracción de aire para un generador accionado por motor cofueled de una matriz Solaculture de 10 hectáreas (100,000 m 2 ) a través de un conducto de 1 m 2 produce una relación de concentración de 100,000 para aire calentado con energía solar, biogás y agua. Una radiación solar neta de 1kw / m 2 produce una entrada térmica de 100MW.

Solacultura para vertederos

Rellenos sanitarios puede cubrirse con matrices de Solaculture y el “gas de relleno sanitario” emitido puede usarse para abastecer de combustible a calentadores o generadores accionados por motores.

Las cubiertas bajas del túnel pueden ser soportadas por aros de alambre periódicos. El alambrón de acero de 3/16 “de diámetro se usa comúnmente y cuesta ~ $ 0.35 / lb en cantidad de compra.

Las matrices de Solaculture pueden usar energía solar para aumentar la temperatura promedio del vertedero y así aumentar la productividad microbiana y la evaporación del agua contenida, un proceso que requiere una gran cantidad de energía térmica.

La EPA de EE. UU. Estima 5 Tg de emisiones de metano y 100 Tg de emisiones equivalentes de CO2 de los vertederos de EE. UU. En 2012, aproximadamente el 18% del total de emisiones de metano antropogénico de EE. UU. En 2012.

El valor anual de metano en vertederos de EE. UU. (5 Tg) es de ~ $ 220 mil millones.

Los costos de la tapa del relleno sanitario a menudo superan los $ 50.00 / m 2 . Los medios de cobertura de fila microporosos utilizados para la protección de cultivos (Agribon AG-19) cuestan ~ $ 0.5 / m 2 .

La EPA de EE. UU. Estima que el costo del pozo de metano en los vertederos es de ~ $ 6.00 / m 2 y existe un costo adicional de extracción asociado con la plomería y los sopladores.

Las marquesinas de Solaculture se pueden colocar en vertederos operativos o cerrados para la producción de energía.

Los sistemas Solaculture ofrecen costos y tiempos de construcción más bajos que los conjuntos de tapa y pozo convencionales y pueden proporcionar agua dulce y calor además del combustible.

Solaculture ofrece una solución rentable a un problema ambiental.

Los agricultores han aprendido a utilizar la energía solar de manera rentable y Solaculture ofrece a los agricultores un rango muy ampliado.

Ahorra energía de muchas maneras. El sistema de agricultura sostenible, como las técnicas biointensivas, está diseñado para crear alimentos en un ciclo cerrado donde no se utilizan insumos fuera de la granja. En cualquier sistema, las entradas son las sustancias, generalmente no renovables, que son necesarias para producir las salidas, en este caso, alimentos.

Hay un costo de energía para cada entrada. Primero, está el costo de su fabricación. Supongamos que para fertilizantes un agricultor usa estiércol de vaca. Si no es dueño de las vacas, debe transportar el estiércol de vaca a su granja, lo que significa que solo el estiércol es un insumo, pero también el combustible utilizado lo llevará allí. El costo de fabricación del estiércol de vaca es el alimento que la vaca debe comer para producirlo, que también debe agregarse a la cadena de entrada. Supongamos, en cambio, que el agricultor es el dueño de la vaca y que ahora no hay costo en el transporte a la granja. Si la vaca se alimenta con granos y el grano no se cultiva en la granja, el grano y el combustible utilizado para transportarlo son nuevamente insumos. Si, en cambio, el agricultor posee la vaca, tiene pasto para que la vaca coma en los meses cálidos y suficiente tierra para producir heno para alimentar a la vaca en el invierno, entonces tiene el sistema más sostenible que puede para usar el estiércol de vaca como fertilizante.

Para ampliar aún más este ejemplo, considere lo que dijo el usuario de Quora sobre las corrientes de desechos que se trasladan del paddock al campo. En esta respuesta, Andrew declara que requiere energía para mover el estiércol del potrero (donde la vaca está comiendo y excretando) al campo donde desea cultivar. De hecho, esto es cierto, pero la energía puede provenir de otras fuentes además de un tractor. Si se puede palear en un vagón, conducir manualmente al campo y palear en el campo por un costo de entrada de los alimentos que come el trabajador. Al usar un sistema de rotación de cultivos donde el pasto en el que se encuentra la vaca este año se convierte en el campo para la producción de alimentos el próximo año, incluso este aporte no es necesario. Esta es una discusión de técnicas.

La agricultura más sostenible proviene del uso de técnicas del viejo mundo donde el trabajo humano es alto y el trabajo mecanizado es bajo. Cuanto más trabaje con pala, azada de rueda y horquilla ancha en lugar de tractor, arado y rastra, se requieren menos insumos. Pero el trabajo manual es difícil y limita el tamaño de la operación agrícola, y esta es la clave 1. Hecho: cuanto mayor es la operación, más energía se requiere para que funcione.

Cuando las operaciones agrícolas aumentan, los requisitos de energía también aumentan, lo que requiere más mano de obra (trabajadores) o mano de obra mecanizada (tractores). Más trabajadores significa que necesita más información en forma de alimentos para alimentarlos. Si esa comida está en la granja, significa menos cultivos para vender. Si no está en la granja, significa dinero y requiere más cultivos para vender para pagar la mano de obra. Esta es la segunda clave: la agricultura por dinero requiere más insumos. La agricultura “sostenible” se trata de mantener y se tratará más de subsistencia.

La agricultura sostenible no se trata de producir alimentos al menor costo para la mayor cantidad de ganancias. No se trata de un agricultor que produce alimentos para 100 personas, se trata de un agricultor que produce alimentos para 25 personas locales que viven muy cerca de él. Eso significa que la comida se vende en la granja o muy cerca y no requiere envío a un mercado central. Sin la necesidad de distribución para supermercados tampoco hay necesidad del procesamiento de alta gama que aceptamos como parte de nuestros alimentos, como tintes para hacer que los alimentos sean más coloridos, triple lavado, bandejas de espuma de poliestireno, envoltura de plástico, cajas de cartón para el envío, refrigeración unidades, etc. Si todos los alimentos provienen directamente del agricultor al consumidor, todos esos insumos desaparecen.

Podemos hablar de agricultura sostenible todo lo que queramos, pero la realidad es que es un “sistema” de producción de alimentos que también significa distribución de alimentos que también incluye el consumo de alimentos. Significa comer de temporada, donde las variedades de alimentos que come (granos, vegetales, frutas) cambian a lo largo del año a medida que hay diferentes cultivos disponibles. También significa utilizar técnicas de conservación como enlatado, salazón, ahumado (otras formas de deshidratación natural) e incluso recoger alimentos que sobrevivan durante el invierno, como papas (no papas fritas), frijoles y calabaza de invierno. Significa preparar comidas a partir de ingredientes crudos que son fáciles de almacenar sin deterioro (harina, sal, azúcar, frijoles secos, etc.) en lugar de abrir una caja de alimentos preparados para el microondas que debe congelarse o comerse rápidamente antes de que se estropee ( incluso si está cargado de conservantes). Todo esto requiere menos transporte, menos manipulación, menos procesamiento y todos estos son entradas en el sistema. La verdadera agricultura sostenible es un sistema así y la eliminación de todos esos insumos significa una gran diferencia en la energía requerida para producir la misma producción.

Primero definamos y distingamos. La agricultura sostenible es la práctica de cultivar alimentos para el consumo humano eventual utilizando técnicas que no utilizan más energía que la que proporcionan los nutrientes ambientales localizados del agua, el viento, la luz solar y el suelo. Según esta definición, cazar-recolectar es la única práctica que se me ocurre que satisface la definición. Es posible que algunas situaciones de cultivo de tipo de bosque alimentario cumplan con esta definición, si los cultivares de árboles alimenticios (por ejemplo, ‘Castaño’ Colosal ‘) ya existen en la propiedad, esperando ser propagados y mulchizados / fertilizados por los trozos existentes. -gotas de cultivo y fijadores de nitrógeno. La cosecha sería a mano.

Una práctica un poco menos sostenible sería comprar y enviar cultivos perennes, ya que durante la vida de las plantas perennes se capturará más carbono, se absorberá más energía del sol para producir alimentos, que lo que se necesitó para transportarlos. También se pueden comprar algunos animales para abonar los cultivos, ya que pastan intensamente en rotación. La cosecha sería mecanizada o laboriosa. Mecanizado es menos sostenible, a menos que ahorre suficientes dólares cada año para plantar árboles que compensan la energía y el secuestro de carbono. Esto es dudoso.

Aún menos sostenible es un sistema orgánico de “circuito cerrado” donde las corrientes de desechos se limpian sin fin de los corrales, luego se extienden en los campos, luego se limpian de los corrales, luego se extienden en los campos, luego los campos se cosechan y el heno se transporta a los generadores de corrientes de desechos. Adivina lo que se necesita para esparcir y limpiar y esparcir y limpiar. Insumos energéticos no agrícolas como la gasolina. Sería más sostenible dejar que los animales pastan y fertilicen de una vez en el mismo prado.

Aún menos sostenible es un monocultivo de OGM. El OGM no crecerá sin insumos como el fertilizante derivado del petróleo, el glifosato para matar las malas hierbas, los pesticidas para matar las plagas (incluso los cultivos BT), el cultivo, la labranza, la polinización de las abejas, la cosecha mecánica y el servicio de la deuda (muy probablemente). Es por eso que me pregunto por qué Monsanto llamaría “sostenible” a su versión de la agricultura. Deben estar usando una definición muy conveniente.

Cuando se trata de energía, la agricultura sostenible practicada con una técnica excelente crea ganancias netas de energía para el planeta al convertir la luz solar (que de otro modo se disiparía como energía térmica o rebotaría en el espacio) en alimentos. La naturaleza es mucho mejor para convertir la luz solar en energía utilizable que los inventos humanos, por lo que nuestro trabajo como agricultores es maximizar la capacidad natural del sistema para producir alimentos utilizando la menor cantidad posible de insumos fuera de la granja. Cuando esto se hace bien, se ahorra energía del uso. Por lo general, la energía del petróleo.

Una parte importante de la energía utilizada en la agricultura proviene de fuentes como fertilizantes, pesticidas y otros insumos que requieren una energía significativa para producir. Reducir el uso de estos materiales, especialmente el fertilizante nitrogenado, es una forma efectiva de reducir el uso de energía en la granja. Por ejemplo, la sustitución de estiércol por una tonelada de fertilizante de nitrógeno ahorra 40,000 pies cúbicos de gas natural y puede reducir los costos de fertilizantes en $ 85 por acre.