Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável - Sustainable Technology Optimization Research Center
O Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável ( STORC ) é um centro de pesquisa localizado no campus da California State University em Sacramento . Existem vários participantes incluídos nas operações do STORC, incluindo o Gerenciamento de Risco do Estado de Sacramento, a Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação (ECS) e dois professores no departamento de Estudos Ambientais Brook Murphy e Dudley Burton. A instalação do STORC é mantida principalmente por estudantes estagiários e voluntários da California State University, Sacramento, que usam ciência e tecnologia aplicadas para tratar de questões de política, alimentação, saúde e energia do mundo real da sociedade atual. A pesquisa no STORC engloba engenharia e ciência para testar e avaliar novas idéias e abordagens de tecnologia sustentável para resolver problemas ambientais. Professores e alunos abordam a sustentabilidade com uma abordagem de estudos interdisciplinares. A Visão STORC é se tornar "um recurso internacional para soluções práticas, escaláveis e financeiramente viáveis na área de tecnologias sustentáveis que são adequadas para operações do setor privado e / ou público relacionadas com a gestão de energia, alimentos, água e resíduos" . A missão da STORC é "demonstrar a operação de sistemas físicos inovadores comercialmente viáveis que são sustentados por tecnologias sustentáveis e divulgar os planos associados, o discurso de políticas públicas e as descobertas científicas".
Propósitos do projeto
Os projetos do Centro de Pesquisa para Otimização de Tecnologia Sustentável são desenvolvidos como um sistema de produção em ciclo fechado. O lixo orgânico adquirido nos restaurantes do campus é propositalmente desviado dos aterros, onde é então incorporado e processado por meio de vários projetos STORC, transformado em proteína de alta qualidade usada para alimentar peixes e plantas.
MTSS
A STORC opera com sucesso um sistema multitrófico sustentável quase totalmente fechado que coleta resíduos de alimentos e os introduz em sistemas de composto e vermicomposto para produzir fontes de alta proteína de alimentos para uma variedade de peixes. Esses peixes, então, produzem nutrientes que limitam o crescimento, necessários para a fertilização vegetal. Esses vegetais e outros itens são cultivados no STORC e consumidos localmente. O produto também é fertilizado com o uso do chá Compost , uma solução líquida de nutrientes concentrados do composto.
O desperdício de alimentos que entra neste sistema é coletado exclusivamente de restaurantes e cafés no campus do estado de Sacramento. Os dois principais locais no campus dos quais a STORC recebe suas doações de alimentos são Epicure, um restaurante e empresa de catering especializada em alimentos frescos, e o Campus Commons, o restaurante que produz alimentos frescos para os habitantes, estudantes e hóspedes do dormitório do estado de Sacramento. Os resíduos alimentares recolhidos são considerados resíduos pré-consumo, que é um componente da reciclagem pré-consumo , onde os resíduos são reciclados e nunca chegam ao consumidor. Os resíduos alimentares recolhidos na Epicure e no Campus Commons são recolhidos em contentores especializados nas cozinhas, durante a produção dos alimentos, e posteriormente colocados à disposição para recolha pela STORC.
Financiamento
A partir de 2016, a instalação é financiada por uma doação da EPA que financia seu sistema de produção de alimentos em ciclo fechado sustentável. Os esforços de desvio de resíduos na Sacramento State University são financiados pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA). $ 15.000 foram concedidos para financiar o projeto aquaponic no STORC. Os fundos do subsídio têm sido usados para pesquisar práticas sustentáveis de cultivo de alimentos no STORC e, ao mesmo tempo, facilitar a produção de vegetais que são distribuídos a vários restaurantes do campus do CSUS.
Projetos STORC
Aquaponia
O projeto da STORC aquaponic se concentra no Método de Agricultura Urbana, estudando como reduzir o uso de água e o espaço necessário para o cultivo de alimentos em um ambiente urbano. O objetivo do sistema aquapônico na instalação é reunir parâmetros quantitativos e operacionais detalhados, criando um exemplo para referência de outros sistemas aquapônicos. Fatores nutricionais, reprodutivos, alimentares e ambientais exigidos pelos sistemas aquapônicos tradicionais são abordados, bem como estratégias de controle de pragas e doenças. A STORC está desenvolvendo sistemas renováveis para monitorar controles operacionais, como temperatura da água e do ar, circulação de ar e coleta de dados. Outros objetivos desses sistemas incluem abordar problemas em ambientes urbanos, industriais e agrícolas para determinar o conhecimento necessário para aumentar a escala dos sistemas aquapônicos que são eficazes em termos de custos e eficientes.
Sistema de produção de biodiesel
O sistema de produção de biodiesel (BPS) localizado no STORC foi iniciado por uma colaboração entre os Serviços de Gerenciamento de Risco do Estado de Sacramento (RMS) e a Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação (ECS) para converter óleo residual de cozinha em biodiesel para equipamento de energia usado pelo Gerenciamento de Instalações para manter o campus do estado de Sacramento.
Estudos sugerem muitos benefícios da produção de biodiesel em comparação com a produção tradicional de diesel de petróleo. Sugere-se que o biodiesel produzido internamente seja um substituto renovável seguro em termos de energia, com boa relação custo-benefício quando comparado ao diesel de petróleo, com benefícios que incluem emissões de ar limpo e melhores operações do motor. O biodisel pode ser produzido em grandes quantidades, produzindo 4,5 unidades de energia por unidade de energia fóssil. O biodegradável produzido no STORC é biodegradável, não tóxico e altamente oxigenado, melhorando a eficiência da combustão do motor enquanto reduz as emissões de gases de efeito estufa.
No Centro de Pesquisa para Otimização de Tecnologia Sustentável, os alunos treinados convertem o óleo vegetal usado dos restaurantes do campus em biodiesel, que a Administração de Instalações usará para manter o terreno do campus. Estagiários treinados filtram, titulam, processam e purificam o óleo residual da cozinha em biodiesel, onde pode ser despejado em um tanque de combustível diesel sem alteração do motor.
Vermicultura
A vermicultura no STORC abrange um programa de sete etapas para converter alimentos e resíduos da paisagem do campus em composto de alta qualidade. O desperdício de alimentos pré-consumo e a paisagem coletada no campus são divididos em materiais menores, permitindo uma taxa de decomposição mais rápida, pois a quebra do material diminui a área de superfície. Os resíduos são combinados em uma pilha e aquecidos a 130-140 graus Fahrenheit. O processo leva cinco dias, permitindo que os micróbios quebrem as sementes das ervas daninhas e os patógenos. Os micróbios começam a decompor o material. Após os primeiros cinco dias, a pilha é misturada e aquecida novamente a 130-140 graus Fahrenheit. Os patógenos se foram e o composto está pronto para ser utilizado pelos anelídeos no sistema. O material é então adicionado à caixa anelada onde o material será processado várias vezes. Os vermes comem e se reproduzem, enquanto isso ocorre, o material passa pelo trato dos anelídeos e aumenta o conteúdo microbiano. Quando gerenciado e colhido corretamente, o fornecimento de vermes é sustentável. Depois que o material passa várias vezes através do trato de anelídeos, o material e os anéis são separados. Os anelídeos são adicionados a uma nova pilha de composto ou usados para alimentar os peixes nos projetos de aquaponia.
O Centro de Pesquisa para Otimização de Tecnologia Sustentável atualmente promove vários insetos, como anelídeos , mosca-preta e Isopoda terrestre : Armadillidium vulgare , Porcellio laevis , Porcellio scaber .
Compostagem
Compostagem é o processo de retirar resíduos sólidos orgânicos, como alimentos, papel e resíduos de paisagismo e permitir que sejam decompostos por microrganismos, criando um fertilizante rico em nutrientes para ser usado na produção de alimentos ou paisagismo. Uma vez que os resíduos orgânicos são colocados em uma pilha, milhões de microorganismos vêm do solo para ajudar a decompor os resíduos alimentares. Existem diferentes tipos de microrganismos que são encontrados nas pilhas de composto, dependendo da temperatura e do pH da pilha de composto, que pode ser determinado pelos tipos de resíduos introduzidos na pilha de composto. Na fase inicial, as bactérias mesofílicas dão início ao processo de decomposição quebrando todo o material mais facilmente decomposto, elevando a temperatura a um nível em que a próxima fase dos microrganismos prospere. Na próxima fase de decomposição, os microrganismos termofílicos quebram ainda mais para baixo gorduras, proteínas e carboidratos complexos. É durante essa fase termofílica que as temperaturas dentro de uma pilha de composto podem chegar a mais de 60 ° C, matando a maioria dos patógenos humanos que podem ter sido introduzidos. Uma vez atingida a temperatura máxima, os microrganismos termofílicos tendem a desacelerar e são substituídos por mais bactérias mesofílicas, que continuam a degradação orgânica. Durante essas fases, organismos maiores como moscas, ácaros e besouros também auxiliam na decomposição da matéria orgânica. O tempo que leva para o lixo orgânico fresco ser completamente decomposto depende de vários fatores: microrganismos presentes, teor de água, teor de oxigênio e temperatura do ar circundante, por exemplo.
O STORC opera dois locais de compostagem diferentes, um no terreno do STORC e outro no campus do estado de Sacramento. Os alunos estagiários e voluntários do STORC recolhem os resíduos de alimentos descartados dos restaurantes do campus diariamente e os entregam em ambas as instalações de compostagem. Devido à quantidade de resíduos desviados dos aterros para essas pilhas de composto, centenas de libras de composto estão prontas ou em processo de preparação para vários usos. O composto é usado para alimentar e abrigar vermes em caixas de vermicultura na STORC, que são então usados para alimentar peixes dentro dos sistemas aquapônicos. O composto também é usado como ingrediente principal no composto de chá feito com STORC, que por sua vez é usado para fertilizar plantas cultivadas em sistemas aquapônicos. Todo o chá de composto feito no estado de Sacramento é feito de maceração de composto STORC com melaço e outros ingredientes para produzir um fertilizante líquido ultraconcentrado.
Aquicultura
Embora muitos sistemas aquapônicos comerciais usem peixes que podem ser facilmente vendidos como alimento, as espécies usadas no STORC não foram escolhidas com essa consideração em mente. O professor de Biologia da CSUS, Dr. Ron Coleman, foi consultor do STORC, pois eles estavam escolhendo os tipos específicos de espécies de peixes que usariam nos sistemas aquapônicos. Carpa , peixe-gato , baixo , bluegill e perca do Sacramento são espécies de peixes comuns que são encontradas nos numerosos tanques aquapônicos em STORC. Todas essas espécies foram escolhidas por seu status nativo no oeste dos Estados Unidos e pela facilidade com que crescem em cativeiro.
Em um esforço para repovoar uma espécie em extinção, o STORC contém um sistema habitado pela perca de Sacramento . A existência do poleiro como STORC é considerada um esforço de restauração, devido ao seu status de ameaçado concedido pela União Internacional para Conservação da Natureza . Comumente usado em sistemas aquapônicos da Califórnia, uma vez cultivado e liberado, o Perch idealmente se desenvolve e adiciona nova diversidade genética às populações existentes na área do Delta do Rio Sacramento-San Joaquin. Estudos mostraram que, quando criados em cativeiro, Perch tendem a preferir comer larvas de mosquitos, o que pode ajudar na redução de doenças transmitidas por mosquitos.
Os bagres são muito fáceis de manter em cativeiro, pois tendem a se desenvolver em climas mais quentes, como o clima mediterrâneo de Sacramento.
Hidroponia
Hidroponia é o processo de cultivo de plantas em água rica em nutrientes, sem o uso de solo. Na STORC, os maiores sistemas hidropônicos que não envolvem a aquicultura são usados para o cultivo de mudas de plantas. Quase todas as plantas cultivadas no STORC começam no sistema hidropônico de mudas e permanecem lá em metades de tubos de PVC rotulados até que sejam grandes o suficiente para serem transplantadas para os canteiros aquapônicos maiores, tomando o lugar de plantas totalmente maduras que estão prontas para a colheita. Neste sistema hidropônico específico, a água rica em nutrientes é lentamente gotejada em uma série de metades de tubos de PVC, onde as mudas estão começando a criar raízes em pequenos seixos. Esses tubos são ligeiramente inclinados para baixo para que a água rica em nutrientes possa ser reciclada e não perdida imediatamente para o Ciclo Hidrológico .
Todas as plantas cultivadas em canteiros aquapônicos no STORC começam nesses recipientes, pois o transplante dessas mudas do solo para um ambiente sem solo seria um prejuízo para todo o sistema. A maior colheita da STORC são as alfaces, mas morangos e ervas também são comumente encontrados crescendo.
Tecnologia de energia
A energia eólica é gerada por uma torre eólica localizada no Centro de Pesquisa para Otimização de Tecnologia Sustentável. A torre eólica foi instalada durante a intersessão do inverno 2015-2016.
Tecnologia da água: solos projetados
O Conselho de Controle de Recursos Hídricos do Estado da Califórnia atualmente financia o projeto Engineered Soils no Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável. Este projeto foi implementado no STORC para iniciar projetos de solo de engenharia para agências públicas locais para reduzir problemas relacionados ao Desenvolvimento de Baixo Impacto . O escoamento de águas pluviais pode transportar poluentes prejudiciais, afetando a vida selvagem, a vegetação, as áreas de lazer e a água potável. Desenvolvimento de baixo impacto (LID) é uma abordagem para minimizar a poluição das águas pluviais mantendo o escoamento próximo à fonte. Os esforços no STORC incluem projetos de solo de engenharia para reduzir as barreiras associadas ao Desenvolvimento de Baixo Impacto, como questões de exportação de nutrientes, contaminação do lençol freático e falta de informações sobre o tratamento de poluentes.
Iniciativas de engenharia
Projetos de engenharia sustentável no Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável enfocam tecnologia e projetos de construção que darão suporte a sistemas alimentares sustentáveis em um ambiente urbano. Estagiários, voluntários e estudantes de engenharia da Sacramento State University trabalham juntos para projetar e construir projetos sustentáveis com o objetivo de reduzir o custo, a energia e o espaço necessários para o cultivo de fontes de proteína sustentáveis. Os sistemas projetados no STORC incluem Produção Biodiesal, aquaponia, vermicultura, composto e sistemas de estufa.
Por que o STORC
O Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável da Universidade Estadual de Sacramento aborda futuros problemas de segurança alimentar associados à variação climática global. Globalmente, a tecnologia sustentável e as questões agrícolas estão sendo abordadas. Proceedings of the National Academy of Sciences dos Estados Unidos da América publicou um artigo estimando que a demanda por alimentos aumentará 100-110% até 2050, acrescentando que o impacto ambiental desse tipo de expansão da agricultura pode ser grande, dependendo do tipo de expansão que ocorre. O Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável aborda especificamente tecnologias viáveis e práticas de cultivo que preservariam a terra, reduziriam a quantidade de terra usada e produziriam alimentos saudáveis e sustentáveis no futuro. As iniciativas do Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável abordam questões como o crescimento urbano e o desenvolvimento de práticas sustentáveis de cultivo de alimentos que podem ser implementadas em um ambiente urbano onde há uma grande demanda de alimentos e pouca terra para cultivar. Aqueles que trabalham e pesquisam no STORC. abordar os aspectos sociais, econômicos e ambientais relacionados à demanda de alimentos e ao potencial da variabilidade climática no futuro.
Aspectos educacionais e interdisciplinares da pesquisa
O Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável é dirigido principalmente por Estudantes do Estado de Sacramento de diversas origens disciplinares, incluindo Economia, Química, Física, Biologia, Governo e Estudos Ambientais. A experiência educacional que os alunos e visitantes recebem reflete o currículo da California State University, de Sacramento, de conceitos e práticas de sustentabilidade, qualidade e conservação da água, conversão de energia, agricultura urbana e aquaponia, e procedimentos e conceitos de produção de alimentos orgânicos e sustentáveis.
STORC e a comunidade
O Centro de Pesquisa de Otimização de Tecnologia Sustentável fez parceria com grupos de interesse da comunidade, como o Sacramento Food Bank para alcançar comunidades carentes, Luther Burbank High School localizada em South Sacramento, organizações locais de agricultura urbana e Keep California Beautiful. As iniciativas STORCs para alcançar a comunidade aumentaram a cobertura da mídia e das comunidades governamentais.
Visitas semanais à comunidade e aos jovens são realizadas no Centro de Pesquisa para Otimização de Tecnologia Sustentável. As excursões são conduzidas por membros do corpo docente e alunos envolvidos no STORC e têm como objetivo ensinar à comunidade a relevância do STORC e como cada projeto funciona e contribui para o sistema de ciclo fechado do MTSS.