Эксперты Массачусетского технологического института решают проблему отсутствия продовольственной безопасности в засушливых регионах с помощью открытого

Любой, кто когда-либо вспотел в жаркий летний день, понимает принцип и критическую ценность испарительного охлаждения. Наше тело вырабатывает капли пота, когда мы перегреваемся, и при сухом ветерке или находящемся поблизости вентиляторе эти капли испаряются, поглощая тепло, создавая приятное ощущение прохлады. Тот же самый научный принцип, известный как испарительное охлаждение, может изменить правила игры. для консервирования фруктов и овощей, выращенных на мелких фермах, где из-за увядающей сухой жары свежесобранные продукты могут быстро испортиться. Если только что собранный красный перец и листовая зелень не будут съедены в кратчайшие сроки или не перенесены в холодное (или хотя бы прохладное) хранилище, большая их часть может пойти впустую. Теперь профессор Массачусетского технологического института Леон Гликсман из программы строительных технологий Департамент архитектуры и инженер-исследователь Эрик Верплоген из MIT D-Lab опубликовали свой проект с открытым исходным кодом для камеры испарительного охлаждения с принудительным воздухом, которая может быть встроена в использованный транспортный контейнер и питаться либо от сети, либо от встроенной солнечной батареи. панели. Камера вмещает 168 ящиков для продуктов и открывает большие перспективы для мелких фермеров в жарком и сухом климате, которым нужен доступный метод быстрого снижения температуры свежесобранных фруктов и овощей, чтобы они оставались свежими. «Нежные фрукты и овощи наиболее уязвимы к порче, если их собирать в течение дня», — говорит Верплоген, давний сторонник использования испарительного охлаждения для сокращения отходов после сбора урожая. «А если охлаждаемые холодильные камеры невозможны или недоступны», продолжает он, «испарительное охлаждение может иметь большое значение для фермеров и сообществ, которые они кормят». Верплоген сделал испарительное охлаждение основным направлением своей работы с 2016 года, первоначально сосредоточив внимание на небольшие емкости с испарительным охлаждением «Zeer», обычно емкостью от 10 до 100 литров и отлично подходящие для домашнего использования, а также более крупные камеры с двойными кирпичными стенками, известные как холодильные камеры с нулевым энергопотреблением или ZECC, в которых может храниться от шести и 16 ящиков для овощей одновременно. Эти конструкции основаны на пассивном потоке воздуха. Недавно выпущенная конструкция камеры принудительного испарительного охлаждения отличается от этих двух более скромных конструкций активной системой воздушного потока, а также значительно большей производительностью. В 2019 году Верплоген обратил свое внимание на идею создания более крупной камеры испарительного охлаждения. и объединил усилия с Гликсманом для изучения использования принудительного, а не пассивного воздушного потока для охлаждения фруктов и овощей. Изучив существующие варианты холодильного хранения и проведя пользовательское исследование среди фермеров Кении, им пришла в голову идея использовать в качестве конструкции камеры активное испарительное охлаждение с использованным транспортным контейнером. Поскольку в 2020 году пандемия Covid-19 нарастала, они закупили бывший в употреблении 10-футовый транспортный контейнер, установили его во дворе возле D-Lab возле Виллидж-стрит и приступили к работе над прототипом системы принудительного испарительного охлаждения. Камера. Вот как это работает: промышленные вентиляторы втягивают горячий сухой воздух в камеру, который проходит через пористую влажную прокладку. Полученный прохладный и влажный воздух затем прогоняется через ящики с фруктами и овощами, хранящиеся внутри камеры. Затем воздух направляется через фальшпол в канал между изоляцией и внешней стеной контейнера, откуда он течет к вытяжным отверстиям в верхней части боковых стенок. Леон Гликсман, профессор строительных технологий и машиностроения, нарисовал на своих предыдущих исследованиях естественной вентиляции и воздушного потока в зданиях, чтобы разработать схему конструкции камеры с вертикальной принудительной вентиляцией. «Ключом к конструкции является тщательный контроль силы воздушного потока и его направления», — говорит он. «Сила воздушного потока, проходящего непосредственно через ящики с фруктами и овощами, а также сам путь воздушного потока — вот что обеспечивает такую ​​хорошую работу этой системы. Конструкция способствует быстрому охлаждению урожая, собранного прямо с поля». Помимо новой и эффективной системы воздушного потока, камера испарительного охлаждения с принудительным воздухом представляет собой многое из того, чем D-Lab известна в своей работе в условиях ограниченных ресурсов. и автономные сообщества: совместно с партнерами разрабатывать недорогие технологии с низким уровнем выбросов углекислого газа. Испарительное охлаждение ничем не отличается. Независимо от того, подключена ли она к электросети или работает от солнечных батарей, камера с принудительной вентиляцией потребляет четверть мощности холодильных камер. А поскольку камера спроектирована так, чтобы ее можно было построить в использованном транспортном контейнере, который повсеместно встречается во всем мире, этот проект является отличным примером вторичной переработки. фермеры и члены общины. Что касается системы принудительной вентиляции, команда сотрудничала с партнерами из сообщества, которые осознают необходимость улучшения условий охлаждения и хранения своей продукции в климатических условиях, где испарительное охлаждение работает лучше всего. Два партнера, один в Кении и один в Индии, каждый построил пилотную камеру, проверяя и информируя процесс параллельно с работой, проводимой в MIT. теряется после сбора урожая, они работали с Solar Freeze, компанией по производству холодильных складов, расположенной в Кибвези, Кения. Компания Solar Freeze, чей основатель Дисмус Кисилу был стипендиатом MIT D-Lab Scale-Ups в 2019 году, построила автономную камеру испарительного охлаждения с принудительной подачей воздуха на продуктовом рынке между Найроби и Момбасой стоимостью 15 000 долларов, работающую от солнечных фотоэлектрических панелей. «Палата предлагает систему защиты от огромных послеуборочных потерь, которые ранее несут местные мелкие фермеры», — комментирует Питер Мумо, предприниматель и местный политик, курировавший строительство камеры солнечной заморозки в округе Макуни, Кения. процент фруктов и овощей, производимых в Индии, ежегодно выбрасывается из-за недостаточной мощности холодильных хранилищ, отсутствия холодильных хранилищ рядом с фермами, плохой транспортной инфраструктуры и других пробелов в холодовой цепи. Хотя климат на субконтиненте различается, жаркий пустынный климат там, например, в Бхудже, где находится штаб-квартира Фонда Хуннаршала, идеально подходит для испарительного охлаждения. Хуннаршала подписала контракт на строительство сетевой системы за 8100 долларов, которую они разместили на органической ферме недалеко от Бхуджа. «У нас действительно обнадеживающие результаты», — говорит Махавир Ачарья, исполнительный директор Фонда Хуннаршала. «В разгар лета, когда температура достигает 42 [по Цельсию], мы можем достичь 26 градусов [по Цельсию] внутри и влажности 95 процентов, что действительно хорошие условия для того, чтобы овощи оставались свежими в течение трех, четырех, пяти, шести дней. Зимой мы провели испытания [и увидели, что температура снизилась с] 35 градусов до 24 градусов [по Цельсию], и в течение семи дней качество было довольно хорошим». «Мы продолжаем тестировать и оптимизировать систему как в Кении, так и в Индии, а также в наших испытательных камерах здесь, в Массачусетском технологическом институте», — говорит Верплоген. «Мы продолжим пилотирование с участием пользователей и внедрение с фермерами и продавцами, собирая данные о тепловых характеристиках, сроке хранения фруктов и овощей в камере, а также о том, как использование технологии влияет на пользователей. И мы также стремимся сотрудничать с поставщиками холодильных хранилищ, которые могут захотеть создать то или иное в цепочке создания стоимости в садоводстве, например, с фермерскими кооперативами, отдельными фермерами и местными органами власти». команда решила не патентовать и вместо этого создала веб-сайт для распространения конструкции с открытым исходным кодом с подробным руководством по созданию камеры испарительного охлаждения с принудительным воздухом. В дополнение к обширной печатной документации, хорошо иллюстрированной подробными чертежами САПР и видео, команда создала обучающие видеоролики. В качестве соведущего исследователя на ранних стадиях проекта профессор машиностроения Массачусетского технологического института Дэн Фрей внес свой вклад в исследование рынка. этап проекта и первоначальная концепция конструкции камеры. «Эти камеры испарительного охлаждения с принудительным воздухом имеют большой потенциал, и подход с открытым исходным кодом является отличным выбором для этого проекта», — говорит Фрей. «Выпуск проекта является важной вехой на пути к положительному воздействию». Исследования и проектирование камеры испарительного охлаждения с принудительным воздухом были поддержаны Лабораторией водных и пищевых систем Абдула Латифа Джамиля через индийский грант, грант на семена и проект Solutions. Грант.