會發電、可處理廢水，還能精準釋放農藥 智慧大棚化身降碳多麵手

來源：科技日報

循環低碳智慧大棚示意圖。 受訪單位供圖

　　我國西南山區，農村土壤貧瘠


、水資源缺乏。各地雖已建立起覆蓋麵較廣的農電網絡
，但部分偏遠村組和農戶“電網末梢”吃緊的狀況仍未完全得到緩解。

　　科ke學xue研yan究jiu如ru何he助zhu力li鄉xiang村cun振zhen興xing
？雲yun南nan大da學xue材cai料liao與yu能neng源yuan學xue院yuan教jiao授shou萬wan豔yan芬fen帶dai領ling的de雲yun南nan大da學xue綠lv源yuan功gong能neng材cai料liao團tuan隊dui為wei此ci展zhan開kai了le持chi久jiu探tan索suo。近jin期qi
，他ta們men以yi作zuo物wu秸jie稈gan為wei原yuan料liao，將jiang原yuan料liao進jin行xing碳tan化hua後hou製zhi備bei出chu了le光guang熱re材cai料liao，並bing將jiang材cai料liao進jin行xing三san重zhong仿fang生sheng設she計ji，研yan製zhi出chu了le水shui電dian聯lian發fa的de清qing潔jie能neng源yuan裝zhuang置zhi

，建jian立li起qi了le循xun環huan低di碳tan智zhi慧hui大da棚peng。

　　利用秸稈參與水伏發電

　　2021年，雲南省秸稈資源量約1972.08萬噸
，可收集量1763.91萬噸。秸稈主要來自玉米、水稻
、甘蔗、油菜、小麥、薯類等作物，其中玉米、水稻

、甘蔗秸稈的利用空間巨大。

　　“基於學科所長
，聚焦農業廢料再利用
，是科研團隊致力綠色發展、促進鄉村振興的著力點。”萬豔芬說。

　　近年來，隨著納米材料研究的深入，人們發現部分碳材料在與液體作用時，會表現出一係列新的生電效應
，如波動生電
、液滴生電
、蒸發生電、濕度生電等，這些現象統稱為水伏效應
，這為新型能源開發開辟了新路。

　　“我們的創新點在於‘水電聯發’。”綠源功能材料團隊負責人、雲yun南nan大da學xue碩shuo士shi研yan究jiu生sheng趙zhao嶸rong介jie紹shao，他ta們men研yan發fa的de裝zhuang置zhi，主zhu要yao以yi秸jie稈gan碳tan化hua後hou的de生sheng物wu質zhi炭tan作zuo為wei塗tu層ceng材cai料liao，其qi易yi於yu與yu水shui進jin行xing表biao麵mian耦ou合he

，可ke使shi水shui分fen在zai材cai料liao的de納na米mi微wei通tong道dao中zhong定ding向xiang滲shen透tou，並bing在zai靜jing電dian作zuo用yong下xia讓rang水shui中zhong的de正zheng負fu電dian荷he分fen離li，使shi上shang下xia遊you產chan生sheng電dian勢shi差cha，從cong而er產chan生sheng電dian壓ya。

　　與此同時

，在太陽光的照射下，這種水電聯發裝置能夠將農業廢水轉換為清潔的農業用水，重金屬離子去除率達92%
，有效解決了農業廢水處理難、部分地區水資源緊缺的問題。

　　首創智慧大棚植物診療平台

　　雲南大學綠源功能材料團隊成員由來自材料化工
、新能源、信息技術、生物科學、財務管理、視覺設計等領域的數十名研究生組成。

　　“團隊根據水伏淨水發電、減汙節能這一構想，通過配套太陽能水電聯發裝置，建成循環低碳智慧大棚
，對作物進行精準嗬護。”萬豔芬說，這樣可提高作物產量，增加經濟效益。

　　團隊在調研中發現
，在雲南種植花卉、蔬菜的智慧大棚，多停留在僅能監測棚內環境溫度、濕度的階段
，且存在搭建成本高、碳排放量較高但智能化程度較低等問題。“針對這些痛點
，我們想何不以作物秸稈為原材料
，製備一套水電聯發裝置
，通過太陽能清潔能源，淨化農業廢水，並給大棚供電？”團隊成員羅洪耀說

，精準培育循環低碳智慧大棚的理念由此誕生。

　　團隊首次原創製備出柔性傳感器件
，以及對植物微環境中的氣體、溫度
、濕度進行監測的一體化平台
，並通過信息技術對平台數據進行了後端采集
，做到植物病蟲害實時監測。

　　“我們與雲南大學生態與環境學院合作
，開辟了番茄種植園區並進行了一係列試驗。”tuanduichengyuanwangxuekejieshaoshuo，tongguozaibutongzhuangtaidefanqieyepianshangnianfurouxingchuangantiepian，tamenfaxianbingbianyepiandeweihuanjingshiduyijiqitishifangliangyuzhengchangyepianjunmingxianbutong。

　　yuanlai，bingchonghaifashengshi，beiqinshiyepiandeqikonghuxizuoyongmingxianxiajiang，qikongkaihezhuangtaijiaocha

，shuifenyijiqitishifangliangmingxianxiajiang。jiyuci，yanjiutuanduijiukeyitiqianzhenduanchuzhizhushifouzhengzaizaobingchonghaiqinxi。“這時

，我們就可以進行人工幹預，減少蟲害發生。”王學科說，團隊整合了各項技術，成功構建了水電聯發的植物診療一體化大棚監測係統。

　　據悉
，這是國內首家獲得專利授權的植物診療平台。水電聯發裝置不僅能對偏遠
、不適宜布設電網的大棚提供監測設備用電


，還能及時控溫控水，精準釋放農藥、化肥，給作物提供精心嗬護


，實現大棚的自動化
、智能化，減少農廢汙染，增加經濟效益，助力低碳農業推進和鄉村振興目標的實現。

　　技術成果促進綠色發展

　　水伏發電和智慧大棚不僅能節省人力物力，提高產量，增加經濟效益，還能在生產各環節減少環境汙染，推動農村發展，助力“綠美鄉村”目標的實現
，其技術、成本優勢對農民更有吸引力。

　　“塗層材料的原料是從農戶那裏購買的秸稈，每公斤約0.6元；其他常用的化學原材料從網絡渠道購買，整體成本較市場上的各類傳感器更加低廉。”羅洪耀介紹，產品主要針對太陽能資源豐富以及電力緊缺的山區農村，目前裝置正處於推廣階段。

　　團隊已獲得了中國青年創新創業基金會的經費支持，與雲南省大理市鳳儀鎮莊科村以及雲龍縣團結村簽訂了合作意向書
，提供750套水電聯發裝置和資金、技術指導

，解決當地農廢難處理以及用電問題。該團隊還與雲南省雲上小鎮創新創業平台合作，進行項目產業孵化
，完成了“秸農科學技術開發（昆明）有限公司”的工商注冊手續。

　　“當然，創新創業中我們也麵臨不少難點。”團隊負責人趙嶸說，主要是前期推廣投產存在風險與困難，市場份額尚不確定，以及技術與產品知識產權保護等問題。

　　“這(zhe)項(xiang)智(zhi)慧(hui)農(nong)業(ye)係(xi)統(tong)的(de)實(shi)施(shi)，將(jiang)在(zai)西(xi)南(nan)鄉(xiang)村(cun)振(zhen)興(xing)戰(zhan)略(lve)中(zhong)扮(ban)演(yan)重(zhong)要(yao)角(jiao)色(se)。先(xian)進(jin)技(ji)術(shu)手(shou)段(duan)和(he)創(chuang)新(xin)的(de)農(nong)業(ye)模(mo)式(shi)將(jiang)有(you)利(li)於(yu)推(tui)動(dong)農(nong)村(cun)環(huan)境(jing)改(gai)善(shan)和(he)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)。”萬豔芬說。後期
，團隊將以國家標準為引領
，向著發展成為智慧農業領域領軍企業這一目標邁進。（記者 趙漢斌）