Недавно команда профессора Сяо Цзюаньсю из Хайнаньского университета совместно с научными сотрудниками Нанкинского университета, включая Чжу Цзя, совершила ключевой технологический прорыв в области устойчивого опреснения морской воды для сельского хозяйства. Результаты исследования были недавно опубликованы в международном журнале «Nature Water». В исследовании впервые построена замкнутая «зеленая» система «пресная вода — продовольствие — материалы», работающая на солнечной энергии, что предлагает совершенно новое решение проблемы двойного дефицита пресной воды и продовольствия для прибрежных районов и островов.

В настоящее время более трети сельского населения мира сталкивается с риском продовольственной безопасности. Традиционная технология обратного осмоса для опреснения морской воды характеризуется высоким энергопотреблением, сильной зависимостью от инфраструктуры и ограниченной эффективностью удаления бора, что затрудняет ее применение для нужд развития отдаленных островов и рифов Китая. Опираясь на ключевой этап начала работы Хайнаньского порта свободной торговли в условиях полного таможенного контроля и старта «15-й пятилетки», научная группа целенаправленно предложила новую модель сельского хозяйства с опреснением воды за счет солнечной энергии, работающую полностью автономно от сети. Эта модель, основанная на циклической системе, использующей морскую воду и солнечную энергию, обеспечивает нулевые отходы материалов и благоприятный экологический цикл, точно соответствуя стратегическим планам Хайнаня по строительству низкоуглеродного острова и укреплению устойчивой системы водной безопасности в условиях экстремальных погодных явлений.

На техническом уровне команда инновационно использовала соевый шрот — побочный продукт переработки сои — для самосборки в био-испаритель на основе амилоидных фибрилл при нормальной температуре и давлении. По сравнению с традиционными процессами это значительно снижает затраты и выбросы углерода, что соответствует политическим преимуществам порта свободной торговли по освобождению от пошлин на переработку с добавленной стоимостью и создает условия для формирования производственной цепочки по высокоценной утилизации сельскохозяйственных отходов. Практические испытания показали, что при освещенности в 1 солнце суточная производительность испарителя по воде может достигать 8,29 литра на квадратный метр, при этом эффективно задерживаются соли и ионы бора. Качество получаемой воды превосходит стандарты Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) для сельскохозяйственного орошения, что полностью решает проблему негативного воздействия ионов бора на сельскохозяйственные культуры.

Команда провела на Хайнане трехмесячные полевые испытания полного жизненного цикла, полностью охватив весь процесс выращивания сои. Результаты показали, что ключевые агрономические показатели сои, орошаемой опресненной солнечной энергией водой, превосходят показатели группы, орошаемой традиционной водой после обратного осмоса, а возврат соломы в почву также способствует улучшению засоленных земель. Благодаря модульному расширению, эта технология может применяться для таких товарных культур, как салат, горчица сарептская, китайская роза и другие. Модельные расчеты показывают, что при развертывании системы в соответствии с глобальными стандартами пахотных земель на душу населения, за 90 дней можно произвести 2,97 тонны сои и 834 000 литров питьевой воды, что способно обеспечить питьевой водой 1853 человека и продовольствием 47 человек, закладывая основу для обеспечения благосостояния населения на островах за счет принципа «продовольственная безопасность через технологии».