Jak to začalo
Projekt začal příznačně, jako hledání odpovědi na otázku - jak zúrodnit pouště. První představu ohledně problematiky vody jsem získal po dvou dnech. Během tří let dalšího přemýšlení jsem vytvořil hypotézu, kterou bych rád realizoval.
Co je náš cíl?
Cílem je získat finanční prostředky pro zaplacení CFD modelu teoretického systému odsolovací stanice, z něhož vzejde technická dokumentace zařízení, o paramtertech, zaručujících optimální proces tepelné výměny v zařízení. Projekt by tak mohl přispět k dílčímu řešení ožehavé otázky vodních zdrojů, této životodárné tekutiny.
Cena CFD modelu je odhadem vědeckého pracovníka z vysoké školy v Brně - VUT. Kladný rozdíl částky bude z transparentního účtu použit pro stavbu prototypu, nebo pro rozšíření patentu, v jehož podmínkách bude závazek vůči environmentálním a sociálním standardům zemědělské aktivity, která je přesahem daného zařízení, ale primárním cílem, pro který bylo navrženo. Účel spočívá v ochraně případných pracovníků před nebezpečnými pesticidy, které jsou mnohde již zakázány, nebo neúměrně nízkou mzdou.
Okolnosti odsolovacího zařízení
Průměrný roční úhrn sluneční energie v tropech je asi 250 W/m2. Aby se vypařil litr vody, je zapotřebí asi 2,5 MJ. Tedy každých 10 tis. s se z 1 m2 vypaří 1 l. Energie která dopadne na plochu 1 m2 denně, tedy potenciálně vypaří asi 9 litrů vody. Pokud se teplo ztrácí, nemůže být využito pro skupenskou změnu vody na páru. Vakuum v prostoru dvojskla horního krytu izoluje 10x lépe než je tepelná ztráta skleněnou plochou standardního okna. A to izoluje 5x lépe než skleněná tabule. Ta se používá u zařízení, které je referenční v prezentaci a je běžně známo jako solar still. Spodní plochou mnou navrženého zařízení se teplo sice odvádí ze zařízení pryč, ale je přebráno skrz teplosměnnou plochu nově přicházejícím vzduchem. S ním se navrací do procesu odebrání páry z vodní hladiny a naopak odebráním tepla odchozí pára kondenzuje a je tím získána jako výsledný produkt procesu. Prioritou zařízení je nízkonákladovost a efektivita. Z materiálů je použito sklo ve dvou vrstvách po asi 200 Kč/m2, pryžová folie jako dno a absorbér slunečního záření, hliníkový plech nebo alobal pro tepelný výměník nebo bambusové tyče jako konstrukční materiál, které rostou prakticky zdarma.
Životní prostředí, zemědělství a půda
Život závisí na faktorech prostředí. Proto je v hlubinách oceánu, v této gigantické tekoucí řece, v místech kde nedosvítí světlo a schází kyslík méně života, než při dně, kam dopadá déšť odumřelých organismů z vyšších vrstev, kterými se živí bakterie, u kuřáků, vznikajících v místech tektonických poruch, kde žijí celá společenstva, vázaná na chemickou energii a teplo vyvěrající vody, nebo při hladině, kde je pro organismy reálná fotosyntéza, která je předmětem navazujících potravních řetězců. Obecně při styku prostředí se koncentrují faktory výhodné pro život. Při styku země, vody a vzduchu vznikají např. bohatá společenstva korálových útesů.
Obdobou styku těchto tří prostředí, tam kde dominuje kontinent, je půda, obsahující matečnou horninu, půdní vzduch a půdní vodu. Její charakter a struktura je utvářena společenstvy z miliard organismů, které jí poskytují organickou hmotu, která poutá živiny a vodu. Jejich symbiózou je půda funkční a stabilní systém. V našich podmínkách dovede zadržet až 350 l/m2, čímž blokuje problém záplav a podporuje rostliny. Ty tuto vodu vypařují skrze průduchy, kterých mají 50 - 300 na mm2. Energie Slunce je tímto způsobem transformována a voda se přirozeně udržuje v krajině prostřednictvím malého vodního cyklu. Intenzivní zemědělství půdu zhutňuje a poškozením minerálními hnojivy a pesticidy degraduje na své funkce. Sluneční energie, která neni transformována výparem přehřívá atmosvéru a vede k extrémním projevům počasí.
V tropech bývá zemědělství svázáno s úbytkem vzácných ploch deštných lesů, na kterých se pěstuje soja pro výživu hospodářských zvířat, nebo palmový olej přítomný v mnoha potravinách. V Severní Americe je zemědělství svázáno s tzv. GMO, které mohou být ještě méně napadeny patogeny než rostliny v konvenčním intenzivním zemědělství. Proto jim schází důležité bioaktivní látky, které rostlina produkuje pouze tehdy, když je v ohrožení. Problém představují i sucha, která vyúsťují v neúměrné čerpání podzemních zdrojů vody, které se v mnohých zemědělských oblastech citelně snižují. V Evropě je problémem např. na systém dotací vázané spalování zemědělské produkce prostřednictvím bioplynových stanic nebo v biopalivech.
Vlivem změn klimatu nebo abnormalit v počasí se v globálním úhrnu snižuje produkce potravin. Regionálně je výjimkou například Ruská federace, kde se pro Sibiř hranice pěstování pšenice posunula za posledních 40 let o 300 Km a u brambor o 400 Km na sever.
Zemědělství v aridních oblastech a odsolování moře je spojeno např. se státem Izrael, největší potenciál využití podzemních zásob vody (ze zvodní) svého času představoval stát Libye s projektem umělé saharské řeky.
Problém vysoušení půd souvisí s rozšiřováním pouští a prachovými bouřemi. Jeden z příkladů poskytuje Čína v oblasti města Peking.
Strategie a význam pouštního zemědělství
Stejně tak jako již existují odsolovací zařízení, avšak mnohdy s neoptimálním poměrem ceny a výkonu, existují i snahy o zemědělskou aktivitu na pouštích. Příkladem je Sahara forest project, nebo Watter greenhouse.
Tropické oblasti mají 2,5x větší úhrn slunečního záření než mírné pásmo, což předurčuje jejich potenciální produktivitu. Odsolovací zařízení pracuje s dostupnou energií prostředí jako sluneční záření nebo vítr, pro přečerpání vody. Ta může z vodojemů napájet skrz trubky z bambusu rostliny - bambus ve fóliovnících nebo vodní řasy v bazéncích. Tato biomasa je zpracována v peci ohřívané sluncem na biouhel tzv. procesem pyrolýzy, nebo na kompost. Smísením a zráním těchto dvou surovin vznikne materiál, kterým se písčitá zemina zúrodní. Po zúrodněné ploše budou instalovány další trubky z bambusu, napájející volně nebo ve fóliovnících pěstované rostliny. V pokročilé fázi projektu může být tabulové sklo získáno pomocí elektrických pecí napájených fotovoltaickou elektrárnou. Materiálové nároky i transport materiálů se tím snižují a oáza téměř přirozeně rozšiřuje sama sebe.
Kultivace půdy je přejata od Indiánského etnika, tato antropozem nese jméno terra preta de Indio a svým charakterem je úrodnější než i velmi úrodné přirozené půdy - černozemě.
Hypotéza pouštního zemědělství jde takříkajíc proti proudu, protože namísto z půdy poušť, vytváří z pouště půdu, vaří z vody (a sice ze slané, sladkou), stojí na vodě (protože odsolovací zařízení může plavat na hladině, přikotveno plovoucími kotvami, postihujícími rozdíl výšky hladiny mezi přílivem a odlivem) a žije ze vzduchu, protože super-rostliny bambus a vodní řasy z něj čerpají pro svůj růst oxid uhličitý, kterým posléze zůrodňují zemi.
Význam může být v rovině potravinové bespečnosti, nebo v substituci zemědělské plochy, namísto ploch deštných lesů, plocha pouští. Z hlediska rozvojové pomoci Africe by bylo možné navázat na jistě bohatou tradici ČR potažmo Československa.
... a ještě něco navíc
Podporou projektu můžete poskytnout naději lidem, kteří z jejího nedostatku putují do Evropy. Kupte si tropické ovoce, třeba od Eritrejců.
Kdo jsem?
Jsem Zdeněk Zátopek. Ve třech měsících jsem poslouchal hudbu neznámého skladatele, ale asi nejhezčí možnou. Ve třech letech jsem poslouchal heavy metal, jmenovitě Láďu Křížka, v pěti letech Davida Kollera, pak se to trochu rozšiřuje. Pro ČR je symbolickou hudbou skladba Vltava od Bedřicha Smetany a Modlitba za vodu, od souboru Hradišťan.
Mám rád hru piškvorky, ve volném čase se podílím na výzkumu přítomnosti velkých šelem v Beskydech. Moje kariéra zahrnuje například obor elektrikář v areálu Třineckých Železáren, asistent servisu hardweru pro servery, nebo pracovník ve výrobě optických kabelů. V současnosti nejsem zaměstnán.
Proč to děláme?
Pro radost a seberealizaci.
Projekt je vyústěním výzvy, protože zodpovězení si, jak revitalizovat (alespoň pobřežní část) pouště, byla výzva. Z titulu svého vzdělání jsem k podobným projektům předurčen. Přesto že obor byl zaměřen spíše na rekultivaci prostředí po těžební činnosti. Společnost SpaceX má za cíl kolonizovat planetu Mars. Proč nezačít revitalizací bližších oblastí?
Shrnutí
Projekt se snaží odpovědět na otázku realizace zemědělství v oblastech s faktory prostředí, které to neumožňují. Základní komponentou projektu je zisk vody, který by měl být permanentní, finančně a technicky nenáročný. Jako zdroj energie bylo využito sluneční záření, jako princip odsolení byl zvolen vodní cyklus. Účinnost zařízení je vlastně opakem energetických ztrát. Únik tepla se děje jeho největší plochou a to horním krytem a spodní plochou. Teplo se špatně šíří vakuem horní části a v druhém případě je přebráno skrz tepelný výměník a vrací se zpět na začátek procesu. Proto jsou ztráty minimální. V kombinaci s kultivací půdy a zajištěním mikroklimatu jde o strategii, kterou mohou ocenit tropické státy jako Namibie, Egypt, Keňa a další. Je to dáno materiálovou nenáročností. Kupříkladu potrubí, konstrukční materiál odsolovací stanice, surovina pro kultivaci země, nebo pro konstrukci foliovníku má jeden společný jmenovatel a sice super-rostlinu bambus.
zdroje vizualizací jsou:
míra intenzity slunečního záření: Matthias Loster, 2006
vodní stres států: Smatkhin Revenga, 2004
změna zemědělské produkce vzhledem ke klimatickým trendům: A. Costinot, Dave Donaldson, Cory B. Smith, 2014
index vysušenosti půd: Palmer Drought, 2010
