Solsystemet, matproduksjon 300meter under fjordoverflaten

Transkript

1 Solsystemet, matproduksjon 300meter under fjordoverflaten Vår løsning på å dyrke mat 300 meter ned i fjorden, innebærer formen på komplekset vårt, et rørsystem for at logistikken rundt produksjonen skal gå rundt, løsninger på hvordan å dyrke, bevaring, innhøsting og leveranse til Midtfjord. Den inneholder hvordan vi skal skaffe karbondioksid, vann, sollys og mineraler til plantene, hvilke planter vi vil produsere, hvordan vi skal skaffe energi til å drive prosessene og bruken av roboter. Vi er kun fem personer, men med et uendelig stort mangfold. Herved presenterer vi ; Aurora Nilsen kommer fra bygda og har mye erfaring med planter og landbruk. Hun er opptatt av å produsere ting selv og av å vedlikeholde disse, som å strikke klær og å stoppe sokker. Liv Irene Korstad tørr å ta i et tak og fyrer gjerne opp en miljøvennlig diskusjon. I tillegg er hun norgesmester i å skrive raskt på PC og er den beste til å formulere avanserte setninger. Madeleine Ruiz Høyer er vår kontakt med omverdenen, der hun hører like mye hjemme i Spania, Frankrike og England som i Norge. Hun fungerer som norsk- engelsk- ordliste samtidig som hun passer på at fagkunnskapen er i orden. Marte Solum er selv fra Trondheim og har mye innside informasjon om hvordan ting fungerer her. Hun har opplevd naturen fra sin beste og verste side, og vet mye om alle de utfordringer vi står ovenfor. Kristine Tronvoll er ikke redd for å komme med merkelige ideer, og lever seg lett inn i disse. Hun fungerer godt under press og med et så godt humør som hun har, er det umulig å være sint og umotivert i hennes selskap. Vår problemstilling går ut på å dyrke mat 300 meter under havoverflaten og utfordringene rundt dette. Vi har begrenset oss til det innvendige, i alt som skal til for å dyrke, bevare og høste maten og logistikken nødvendig for å drive komplekset. For å begrense oppgaven har vi valgt å legge mindre fokus på materialer og byggeprosessen. Vår motivasjon; Vi er nå i 2015, og vi er 7,3 milliarder mennesker på jorden. For å kunne gi hele befolkningen mat er det estimert at nesten halvparten av jordens overflate er brukt til jordbruk. Vi dyrker planter til eget og til husdyrs forbruk, i tillegg til at det brukes enorme landområder for å avle disse husdyrene. Fra energikjeden ser vi at det å produsere mat til dyr for deretter å spise dyrene, ikke er bærekraftig. Likevel stiger kjøttforbruket. Innen år 2050 er det anslått at vi kommer til å være 9 milliarder mennesker på jorden. Den raskt voksende befolkningen trenger tilsvarende mer mat mens jordens areal er begrenset.

2 Derfor kom vi til den konklusjon at å bruke store vannområder ville løse plassproblemene. Med mer forskning oppdaget vi at 71% av verdens overflate er vann, og av dette er over 96% hav. Fra denne informasjonen bekrefter vi de første idéene våre med å flytte matproduksjonen ut til havs. Om 35 år vil den globale temperaturen øke med 1,7 grader. Virkningen er smelting av polene som igjen fører til stigning av havnivået. Land og stater som Danmark, Nederland, Florida og Bangladesh vil være under vann. I Bangladesh sitt tilfelle vil 160 millioner mennesker bli berørt. I dagens Kina ville 600 millioner kinesere leve under vann. Dette tallet tar ikke betraktning til økningen i befolkningsmasse. Utvikling av en flytende by ser ut til å være en åpenbar løsning for disse voksende problemene. Det vil være ideelt å utvikle dette prosjektet på en mindre skala, så Trondheim er et godt utgangspunkt. Det er for tiden mennesker som bor i Trondheim, men i 2050 kan det estimeres til å være mennesker. Prosjektet er designet for å huse 20% av byens befolkning, altså om lag mennesker. Alle disse problemene som er knyttet til økende matbehov, global oppvarming og befolkningsvekst kan løses ved å flytte byer, landbruk og oppdrett ut til havene, hvor det fremdeles er masse plass til rådighet. Vår løsning, Solsystemet; Vi har formet et produksjonssystem, som minner om et solsystem 300 meter ned i Trondheimsfjorden. Vi har et sentrum, sola, som fungerer som et stort logistikksenter, med armer ut til planetene der alt av planter vokser.

3 Fra sola går det en stor sylinder opp til kontrollsenteret i oppe i Midtfjorden. All rensing av vann og tilføring/avsending transporteres i spesielle rør som kommer fra overflaten i midtfjordskomplekset. Rørene består av tre hulrom. Ett indre hulrom hvor gravitasjonskraften vil hjelpe oss med å frakte avfall i form av gjødsel ned til plantene. Ett midtre hvor vi har et kretsløp som frakter plantenes O2 opp til boligområdet og CO2 fra menneskene ned i drivhusene. Tilslutt har vi et ytre rom som er fylt med vann, hvor forskjell i trykk vil gjøre det mulig å frakte grønnsaker opp til beboerne. Vi har spesiallagde kuleformede beholdere hvor grønnsaker fraktes opp i. Disse tåler trykkforskjell og ringspenninger som vi er nødt til å ta hensyn til.

4

5 Rommene der hvor plantene skal vokse er kuleformet. Formålet med dette er at man kan belaste kuler med mye høyere trykk enn firkantede konstruksjoner, uten å få knekking. Dette er fordi spenningene i en kule fungerer som ringspenninger, og vil dermed belastes jevnt rundt hele kula, imotsetning til en firkantet konstruksjon som vil påvirkes av skjær- og aksial- spenning. Fordelene med dette er mange. En kule bruker 10% mindre overflate per volum enn en kube noe som vil føre til mindre bruk av materialer noe som lønner seg økonomisk. En kule vil også gi god luftsirkulasjon og fordeling av lys samt lite energi/varmetap. Dette er gunstig i forhold til plantenes levestandard. I tillegg tåler kuler meget sterk vind og vannstrømninger, fordi mindre overflate blir truffet av disse og det vil heller strømme rundt og forbi kulene. Man trenger heller ikke å ta hensyn til svakheter i sveisekanter eller støttende konstruksjoner inne i boblen, da boblen støtter seg selv. Planter trenger 4 ting for å leve, karbondioksid, mineraler, sollys og vann. Karbondioksid finnes det masse av i husdelen av midtfjorden, og denne karbondioksiden vil bli samlet opp og fraktet ned til solsystemet vårt. Plantene vil deretter ta opp dette, og produsere oksygen. Oksygenet vil dermed sendes opp igjen til boligdelen av midtfjordskomplekset. Denne kontinuerlige utskiftinga av gasser kan sammenlignes med blodomløpet i kroppen. Mineraler; Det er viktig at plantejorden har nok innhold av mineraler for at fotosyntesen skal fungere optimalt og dermed få plantene til å vokse seg store, og få fruktene til å modnes. Vi vil tilføre dette ved hjelp av gjødsel, i form av spillvann, matavfall, døde mennesker og planter. Det kunne blitt et problem å bruke spillvann fra mennesker som gjødsel, da mennesker er kjøttetere. Men for at midtfjorden skal være et bærekraftig kompleks kan man ikke være selvforsynt med kjøtt, og dermed vil alle som bor her være veganere. Finner man derimot en løsningen på det å produsere kjøtt her på en bærekraftig måte, brukes dyregjødsel i plantenæringen i stedet. Sollys; Når det gjelder lys, ser vi at det er vanskelig å benytte sollyset for å få fotosyntesen til å fungere, da man må reflektere lys hele 300 meter ned i dypet. Derfor har vi valgt å satse på artifisielt sollys. Sollys består av den perfekte balansen mellom bølgelengder, og vi vil derfor utforme de perfekte pærene for de forskjellige tingene vi vil produsere i vårt drivhussystem. Vi vil plante alt fra korn og bønner til tropiske frukter og grønnsaker, og er derfor avhengige av tilgang på forskjellig lysstyrke og temperatur i hver av drivhuskulene. Slike artifisielle pærer vil hjelpe oss med det. Artifisielt sollys må ha riktig kombinasjon av neonlys med blå bølgelengder for at bladene skal vokse, og infrarødt lys for at plantene skal kunne blomstre. Temperaturen 300 meter ned i Trondheimsfjorden holder seg stabil på mellom 6 og 7 grader celsius hele året, noe som betyr at vi trenger konstant varmetilførsel. Varme får vi også fra artifisielt sollys, noe som er en nødvendighet for at plantene skal kunne vokse.

6 Vann; En viktig nøkkel for å kunne dyrke plantene er ferskvann. Det er klart det er en utfordring knyttet til dyrkingen på 300 meter havdyp hvor kulene er omringet av saltvann. I det siste har det blitt benyttet to metoder for avsalting: destillering og omvendt osmose. Omvendt osmose er den grundigste og mest moderne metoden som er brukt i avsalting av vann, der vannet blir presset gjennom en membran (en halvgjennomtrengelig hinne) ved hjelp av diffusjon. Vann og små molekyler slippes gjennom mens større molekyler blir holdt tilbake. For å sette i gang prosessen blir trykket i oppløsningen som skal renses økt slik at det blir høyere enn det osmotiske trykket mellom løsningen (saltvann) og løsemiddelet (renset væske). Vannmolekylene vil naturlig gå gjennom membranen fra ferskvann- til saltvannssiden. Når trykket på saltvannsiden økes slik at det blir høyere enn det osmotiske trykket vil strømmen av vannmolekylene snu. Dette fører til avsaltingen av vannet når ferskvannet transporteres gjennom membranen. Ved bruk av omvendt osmose vil man også kunne utvinne saltkraft. Saltvannskammeret trekker ferskvann gjennom membranen og trykket på saltvannssiden øker. En turbin som produserer elektrisk strøm kan bli drevet av trykket som kommer fra den større fallenergien mellom saltvanns- og ferskvannskammeret. Saltkraft er en fornybar energikilde som bidrar til null CO2 utslipp. I tillegg er kraftproduksjonen uavhengig av faktorer som vær og vind og derfor blir det en sikker energikilde som kan brukes hele tiden. Etter å ha utført de nødvendige beregningene vil man kunne se hvor mye kraft man greier å produsere fra saltkraft turbinen og hvor mye kraft Midtfjordkomplekset bruker. Det kan hende at mer kraft vil måtte bli produsert men det finnes flere alternative løsninger til fornybar energi. Siden Midtfjord ligger i midten av en fjord og ikke ut på åpent hav vil man måtte tilpasse seg til omgivelsene. Etter en nøyaktig analyse av havbunnen og geologien under Midtfjordkomplekset ville man kunne vurdere geotermisk energi. Hvis flere flytende byer skulle begynne å utvikles kunne havstrømkraftverk være en mulighet hvor man hadde utnyttet bevegelsesenergien i svært stabile og forutsigbare vannmasser. Når det gjelder bevaring av plantene, vil vi ha roboter som oppholder seg i sentrum av drivhussystemet, sola. De vil ha hovedansvaret for planting, vanning, høsting og luking av ugress. Dette vil foregå rundt et samlebånd som vil kunne roteres ut fra hvilken boble som skal står for tur. Robotene vil ha forskjellige innstillinger og programmer ut fra hvilken plante de skal operere med. Disse vil overvåkes og justeres fra et kontrollrom oppe i Midtfjord, som sørger for at alt går riktig for seg til alle tider. Hver plantekule vil være spesialisert ut fra hvilke planter som skal vokse der. Inne i kulen vil plantene være organisert på dette samlebåndet i en spiralform, for å gjøre det enkelt å få plantene både ut og inn igjen. Rundt i kula vil det være lysrør med de forskjellige lysfargene spesielt tilpasset hver plantesort. I tillegg vil det i midten av røret gå et lysrør ned, slik at alle plantene får tilstrekkelig med lys på seg og for å optimalisere temperaturen. Disse lysrørene

7 vil også være med på å få vekstprosessen til å gå fortere, og dermed være med på å utnytte hver plantesort til det ytterste. For øvrig vil det også være noen flere rør som ligger rundt i kulen som har forskjellige funksjoner. Noen vil sende ut karbondioksid, om blir sendt ned gjennom hovedrøret, men andre vil fange opp oksygen, som vil være et biprodukt fra fotosyntesen, og sende det opp til Midtfjord hvor det videre vil bli brukt. Til å begynne med vil det være nødvendig å hente frø og moderplanter fra fastlandet. Etter hvert som såingen og høstingen har kommet godt i gang, vil det bli en syklus hvor Midtfjord vil kunne gå rundt av seg selv uten hjelp fra fastlandet. Hvis man fra hver plante tar et frø eller tar vare på et produkt som vil bli en ny moderplante, og deretter sette det til tørk. Vil dette kunne brukes til å lage nye planter. Lageret av ferdiggrodde planter vil være såpas stort, slik at det ikke vil gå tomt før neste innhøsting er klar. Dette vil være mulig siden kulene rommer veldig mange planter, i tillegg til at groprosessen vil gå raskere enn normalt. Vi ser også på at de plantene som det vil ta lengst tid for å bli modne, vil også være de som gir størst matprodukt i forhold til utgangspunktet. Samt at det vil være de som holder seg lengst etter innhøsting, slik at dette ikke vil bli et problem. I det vekstene på plantene er ferdigmodnet og klar til innhøsting, vil de bli sendt inn til sentrum av solsystemet. Her vil robotene stå klare og høste inn de fruktene som nå er klare til å spises. Deretter vil de bli pakket inn i runde beholdere av våre roboter, og via en luke til det ytterste sylinderlaget, som er fylt med vann, sendes opp til hovedkontoret oppe i Midtfjord. Her vil det bli videre bli tatt hånd om og oppbevart før det går ut til de som bor der. Selve luken vil være et rom i det ytterste sylinderrøret hvor det vil være mulig å stoppe vanntilførselen, mens man legger inn kulen, slik at sola og resten av planetene ikke vil bli fylt med vann. Når luka lukkes vil vannet igjen kunne strømme inn i det rommet hvor kula, som er fylt med innhøstingen, er. Ved trykkforskjellen inne i kula og i det vannfylte røret vil dermed kula kunne flyte opp til hovedrommet i Midtfjord. I 2015 er dette et ambisiøst prosjekt, pga. manglende teknologi. Men med dagens utvikling i teknologi er det ikke en urealistisk ide i Tross alt, se hor langt vi har kommet siden 1980 med tanke på internett, transport, oljeindustrien, teknologi, kommunikasjon og fornybar energi. Mange av våre ideer bygger videre på ting som allerede eksisterer, men det er jo tross alt slik innovasjon fungerer.