Zusammenfassung:
Chinesische Wissenschaftler haben eine ziemlich mutige Idee vorgeschlagen: eine große Anzahl verlassener Kohlebergwerke im ganzen Land wiederzuverwenden und ursprünglich stillgelegte unterirdische Tunnel und Kavernen in landwirtschaftliche Versuchsräume umzuwandeln, um neue landwirtschaftliche Modelle für den Anbau von Nutzpflanzen in einer streng kontrollierten Umgebung zu untersuchen. Forscher glauben, dass diese unterirdischen Räume mit der Intensivierung des globalen Klimawandels und der zunehmenden Häufigkeit extremer Wetterbedingungen zu wichtigen Versuchsstandorten für die Erforschung der zukünftigen Landwirtschaft werden könnten.
China verfügt derzeit über mehr als 12.000 stillgelegte Kohlebergwerke, die riesige unterirdische Räume und eine große Menge an Infrastruktur hinterlassen haben, die wiederverwendet werden kann. Das Forschungsteam geht davon aus, dass bis etwa 2030 etwa 15.000 Kohlebergwerke in China ihre Produktion einstellen könnten, was bedeutet, dass der Umfang des unterirdischen Raums, der für die Umwandlung und Nutzung zur Verfügung steht, in Zukunft weiter zunehmen wird.
Diese Idee wurde von Forschern des Shanxi Provincial Coal-based Resources Green and Efficient Development Engineering Center und anderen Institutionen vorgeschlagen und in der Zeitschrift „China Mining“ veröffentlicht. Forscher glauben, dass stillgelegte Kohlebergwerke nicht nur industrielle Relikte sind, die behandelt werden müssen, sondern auch als besondere unterirdische Ressource angesehen werden können. Wenn qualifizierte Minen sicher umgestaltet werden können, könnte es möglich sein, den ansonsten ungenutzten unterirdischen Raum in eine geschlossene landwirtschaftliche Versuchseinheit umzuwandeln.
Im Vergleich zur traditionellen Landwirtschaft besteht der größte Vorteil unterirdischer Kohlebergwerke darin, dass die Umwelt relativ stabil ist. Die oberirdische Landwirtschaft wird durch Temperaturen, Niederschläge, Dürre, starke Regenfälle, starke Winde und andere extreme Wetterbedingungen beeinträchtigt, während Untertagebergwerke weitgehend vom Außenklima isoliert sein können. Forscher glauben daher, dass die unterirdische Umgebung besonders für die Forschung in der „geschlossenen Landwirtschaft“ geeignet ist, wo die meisten Schlüsselfaktoren, die das Pflanzenwachstum beeinflussen, künstlich gesteuert werden können.
Natürlich gibt es bei der unterirdischen Bepflanzung zunächst ein ganz offensichtliches Problem: kein Sonnenlicht und kein natürlicher Niederschlag. Forscher schlagen vor, dass natürliche Bedingungen durch künstliche Lichtquellen und Umgebungskontrollsysteme ersetzt werden können, sodass Faktoren wie Licht, Temperatur, Feuchtigkeit, Luft und Kohlendioxid unabhängig voneinander zugeführt und genau angepasst werden können. Auf diese Weise ist der unterirdische Raum nicht mehr auf die natürliche Umgebung angewiesen, sondern kann zu einem gut kontrollierbaren landwirtschaftlichen Versuchssystem werden.
Das Forschungsteam führte eine vorläufige Bewertung durch, ob das stillgelegte Kohlebergwerk für eine Umgestaltung geeignet ist. Ihrer Meinung nach muss zunächst sichergestellt werden, dass die umgebende Felsstruktur stabil ist und den entsprechenden technischen Sicherheitsanforderungen entspricht. Gleichzeitig muss das Bergwerk über zuverlässige Belüftungs-, Entwässerungs- und Sicherheitsüberwachungssysteme verfügen. Erst wenn diese Grundvoraussetzungen erfüllt sind, verfügen einige unterirdische Tunnel und Kavernen über die technische Grundlage für den Bau landwirtschaftlicher Versuchseinheiten.
Die bestehende Infrastruktur der Mine kann ebenfalls ein wichtiger Vorteil dieses Transformationsmodells sein. Verlassene Kohlebergwerke verfügen häufig bereits über Tunnel, Stromversorgungssysteme, Lüftungssysteme und Entwässerungsanlagen. Wenn diese Anlagen also wiederverwendet werden können, besteht keine Notwendigkeit, eine komplette unterirdische landwirtschaftliche Anlage von Grund auf zu bauen, was möglicherweise einige Baukosten senkt.
Außerdem gibt es in unterirdischen Kohlebergwerken eine Ressource, die mit herkömmlichen Gewächshäusern und Freilandfarmen nicht einfach gewonnen werden kann, nämlich Geothermie. Mit zunehmender Tiefe kann die unterirdische Umgebung normalerweise eine relativ stabile Temperatur aufrechterhalten, und Forscher glauben, dass Geothermie weiter als Wärmequelle für die Pflanzenproduktion genutzt werden kann. Geothermie hat ein geringeres Treibhausgasemissionspotenzial als herkömmliche Heizmethoden, die auf fossilen Brennstoffen basieren, und könnte daher auch zu einer wichtigen Energiequelle in unterirdischen landwirtschaftlichen Systemen werden.
Minengrundwasser kann auch von einer Umweltbelastung in eine nutzbare Ressource umgewandelt werden. Nach der Schließung von Kohlebergwerken kann sich das Grundwasser wieder ansammeln und Sulfate, Metalle und andere Verunreinigungen aus dem langfristigen Kontakt mit Kohleflözen und dem umgebenden Gestein enthalten. Daher kann dieses Wasser nicht direkt zur landwirtschaftlichen Bewässerung verwendet werden. Forscher schlagen jedoch vor, dass Grubenwasser nach der Entfernung von Schadstoffen aufbereitet und für die landwirtschaftliche Produktion genutzt werden kann, wodurch gleichzeitig die beiden Probleme der Aufbereitung stillgelegten Grubenwassers und der unterirdischen landwirtschaftlichen Wasserversorgung gelöst werden.
Aus dieser Perspektive ist die Umwandlung stillgelegter Kohlebergwerke in landwirtschaftliche Anlagen nicht einfach eine „Verlagerung von Ackerland unter die Erde“, sondern ein Recyclingmodell, das Minenraum, Energie, Wasserressourcen und ursprüngliche Infrastruktur wieder integriert. Was die Forscher erforschen wollen, ist eine umfassende Lösung, die gleichzeitig die Umweltprobleme stillgelegter Minen und landwirtschaftliche Produktionsprobleme lösen kann.
Diese Art der Untergrundlandwirtschaft hat auch den potenziellen Vorteil, dass sie die Auswirkungen von Naturkatastrophen auf die landwirtschaftliche Produktion verringert. Da die Pflanzen in einer geschlossenen Umgebung angebaut werden, schädigen extreme Wetterbedingungen am Boden wie starke Regenfälle, Überschwemmungen, Dürren, Kältewellen, Hitzewellen und starke Winde die Produktionsumgebung nicht direkt wie in der traditionellen Landwirtschaft. Da der globale Klimawandel dazu führt, dass extreme Wetterereignisse häufiger auftreten, könnte dieses hochgradig kontrollierbare Produktionsmodell einen zunehmenden Forschungswert haben.
Was die Forscher jedoch vorschlagen, ist nicht, stillgelegte Kohlebergwerke im ganzen Land sofort in kommerzielle Farmen im großen Maßstab umzuwandeln, sondern diese Räume zunächst für die Durchführung landwirtschaftlicher Experimente zu nutzen. Durch kleinmaßstäbliche Experimente ist es möglich, die Wachstumsmuster verschiedener Nutzpflanzen in unterirdischen Umgebungen zu untersuchen und zu testen, wie Systeme wie künstliche Beleuchtung, Temperaturregelung, Wasserzirkulation, Kohlendioxidversorgung, Belüftung und Energienutzung zusammenarbeiten.
Wenn diese Experimente beweisen können, dass Untergrundlandwirtschaft technisch und wirtschaftlich machbar ist, wird es möglich sein, ihren Anwendungsbereich in Zukunft weiter zu erweitern. Forscher glauben, dass dieses Modell besonders für die Untersuchung von Umweltfaktoren geeignet ist, die in der traditionellen Landwirtschaft schwer zu kontrollieren sind, und dass es auch technische Erfahrungen für die zukünftige landwirtschaftliche Produktion in extremen Umgebungen und geschlossenen Umgebungen liefern kann.
Diese Idee hängt tatsächlich mit der rasanten Entwicklung der vertikalen Landwirtschaft, der Pflanzenfabriken und der Landwirtschaft in kontrollierten Umgebungen in den letzten Jahren zusammen. Der Unterschied besteht darin, dass stillgelegte Kohlebergwerke von Natur aus riesige unterirdische Räume haben und ein Teil der Infrastruktur bereits vorhanden ist, sodass sie theoretisch eine geschlossene landwirtschaftliche Umgebung bieten können, die viel größer ist als ein gewöhnliches Labor.
Natürlich gibt es auch in der Untergrundlandwirtschaft viele ungelöste Probleme. Künstliche Beleuchtung selbst verbraucht viel Strom, und die Energiekosten von Pflanzenfabriken waren schon immer ein wichtiger Faktor, der ihre Kommerzialisierung einschränkte. Gleichzeitig müssen die strukturelle Sicherheit des Bergwerks, die Langzeitbelüftung, die Feuchtigkeitskontrolle, die Entwässerung, der Brandschutz und potenzielle Schadstoffe in der unterirdischen Umgebung sorgfältig bewertet werden. Insbesondere die geologische Struktur und der Verschmutzungsgrad verschiedener Bergwerke sind sehr unterschiedlich und nicht alle stillgelegten Kohlebergwerke eignen sich für die Umwandlung in landwirtschaftliche Anlagen.
Daher befindet sich diese Lösung noch im Forschungs- und Explorationsstadium und ist keine ausgereifte Agrartechnologie, die in großem Maßstab gefördert werden kann. Die Kernidee der Forscher ist, dass Untertagebergwerke, die in der Vergangenheit als industrielles Erbe oder sogar als Umweltbelastung galten, mit zunehmendem Klimawandel und zunehmender Unsicherheit in der traditionellen Landwirtschaft möglicherweise zu einer besonderen Art landwirtschaftlicher Infrastruktur umdefiniert werden.
Wenn in Zukunft Durchbrüche bei verwandten Technologien erzielt werden, handelt es sich bei einer großen Anzahl stillgelegter Kohlebergwerke möglicherweise nicht mehr nur um geschlossene und verlassene unterirdische Räume, sondern möglicherweise um riesige „Labore“ für die Erforschung der zukünftigen Landwirtschaft. Durch künstliche Beleuchtung, präzise Umweltkontrolle, Geothermie und aufbereitetes Grubenwasser können Menschen sogar versuchen, neue Lebensmittelproduktionssysteme in Umgebungen zu etablieren, die in der Vergangenheit für die landwirtschaftliche Produktion völlig unmöglich waren.
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