Hệ thống gọi BIG GRO (Building Integrated Greenhouse) là một hệ thống giải pháp sản xuất năng lượng tái tạo và tái sử dụng CO2 từ hệ thống thoát khí của một tòa nhà để giúp cho khu vườn trên sân thượng phát triển.
Tác giả chính của nghiên cứu về hệ thống BIG GRO là tiến sĩ Sarabeth Buckley tại Đại học Cambridge. Cô cho rằng, thực vật lấy CO2 làm nguồn thức ăn và khi tiếp xúc với nhiều CO2, chúng sẽ phát triển nhanh hơn bình thường.
Tiến sĩ Buckley và nhóm của cô đã dùng BIG GRO để trồng rau bina và ngô trên sân thượng một tòa nhà trong khuôn viên Đại học Boston. Họ nhận thấy khi cây tiếp xúc với nồng độ CO2 cao, chúng sẽ lớn hơn và khỏe mạnh hơn.
“Tôi đã trồng cây ở cuối hệ thống thoát khí của một tòa nhà trên tầng thượng để cung cấp lượng CO2 dư thừa cho chúng”, Tiến sĩ Sarabeth Buckley cho biết.
CO2 cung cấp chất dinh dưỡng
Việc trồng cây trên mái của một tòa nhà mang lại một số lợi ích về sinh thái và tài chính.
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), việc trồng cây trên mái của một tòa nhà mang lại một số lợi ích về sinh thái và tài chính. Vườn trên sân thượng cải thiện chất lượng không khí trong một khu vực, giảm lượng khí thải carbon của tòa nhà. Nó cũng hoạt động như một vật cách nhiệt và nâng cao chất lượng nước.
Tuy nhiên, rất khó quản lý các khu vườn trên sân thượng vì cây trồng trên mái tòa nhà gặp rất nhiều trở ngại. Việc tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, lượng mưa, gió ảnh hưởng đến sự phát triển.
Đa số cây bị chết hoặc phát triển không khỏe mạnh. Hơn nữa, việc thiết lập một khu vườn trên sân thượng với đầy đủ nước và chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng cũng có những thách thức riêng.
Trong khi tìm kiếm giải pháp, các nhà nghiên cứu nhận ra nguồn cung cấp CO2 có thể tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng trong vườn trên sân thượng. CO2 về cơ bản là thức ăn cho thực vật, có khả năng khuếch đại quang hợp và có nhiều trong môi trường đô thị vì con người tập trung đông đúc. Nó có thể làm tăng sự phát triển của thực vật, làm cho các khu vườn trên mái nhà hiệu quả hơn.
Để kiểm tra lý thuyết trên, các nhà nghiên cứu đã quyết định trồng rau bina và ngô bằng cách đặt chúng gần ống thoát khí CO2 trên nóc một tòa nhà. Họ đã tạo ra một khu vườn trên sân thượng bằng cách sử dụng các thiết bị, công nghệ khác nhau và đặt tên là BIG GRO.
Trong khi giải thích các yếu tố khác nhau của BIG GRO, Tiến sĩ Buckley cho biết: “Tôi đã thử nghiệm nhiều hệ thống ứng dụng khác nhau, nhưng cuối cùng chỉ sử dụng một đoạn đường nối bằng nhôm tương đối đơn giản để di chuyển khí thải về phía cây trồng. Tôi cũng sử dụng thùng sữa có lót nỉ để trồng tất cả các loại cây. Đây là phương pháp chính được sử dụng trong các trang trại trên mái nhà ở Boston”.
Nhằm theo dõi điều kiện môi trường, Tiến sĩ Buckley đã sử dụng bộ ghi HOBO được gắn vào lỗ thông hơi và quạt để ghi lại các điều kiện như nồng độ CO2, nhiệt độ và độ ẩm tương đối 5 phút/lần. Các nhà khoa học thấy rằng, nồng độ CO2 trong không khí đi ra khỏi ống thông hơi quá đủ để hỗ trợ cây phát triển khỏe mạnh.
Nhóm nghiên cứu cũng trồng một số cây rau bina và cây ngô gần các quạt điều khiển (cách xa ống thoát khí CO2) để so sánh sự khác biệt về sự phát triển của các cây. Kết quả của thí nghiệm này phù hợp với những gì các nhà nghiên cứu mong đợi. Những cây ngô và rau bina đặt gần ống thông hơi có kích thước lớn hơn gấp 2 đến 3 lần so với những cây được trồng gần quạt điều khiển.
Ngoài ra, tốc độ gió cũng đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của thực vật. Do đó, trong một hệ thống như BIG GRO, cùng với nồng độ CO2, gió cũng được yêu cầu duy trì ở mức tối ưu.
Vườn rau trên sân thượng
BIG GRO có thể tạo ra một môi trường thân thiện hơn cho thực vật trên sân thượng.
Theo Tiến sĩ Buckley, BIG GRO có thể tạo ra một môi trường thân thiện hơn cho thực vật trên sân thượng và cho phép chúng phát triển tốt hơn, nó có thể làm cho khu vườn trên sân thượng trở thành một lựa chọn khả thi hơn trong việc giảm chi phí làm mát mái tòa nhà.
Điều này dẫn đến việc tăng cường lắp đặt các trang trại trên mái nhà, mang lại nhiều lợi ích khác nhau, từ quản lý nhiệt đến tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng cuộc sống tổng thể.
Tuy nhiên, hệ thống ứng dụng khí thải BIG GRO cần được tối ưu hóa trước khi trở thành một công nghệ chính thống và khả thi. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học chỉ trồng cây trực tiếp xung quanh ống thông hơi, nhưng lý tưởng nhất là mọi người có thể trồng cây ở khoảng cách lớn hơn từ lỗ thông hơi mà vẫn nhận được lợi ích tương tự.
Hơn nữa, họ cũng cần kiểm tra hiệu quả của BIG GRO đối với nhiều loại cây khác và trong các bối cảnh sân thượng khác nhau. Tiến sĩ Buckley có kế hoạch thử nghiệm và phát triển thêm BIG GRO ở New York. Cô muốn giúp tăng sản lượng ở nhiều khu vườn trên sân thượng đã tồn tại và tổng số lượng vườn trên sân thượng ở thành phố này.