تختبر مبادرة محمد بن زايد للماء ميدانياً حلول الفرق المتأهلة إلى نهائيات «تحدي المياه من أجل الزراعة» التي تستهدف خفض استهلاك المياه في تبريد البيوت الزراعية وري المحاصيل، عبر أنظمة هندسية لإدارة المناخ وتقنيات تحتفظ بالمياه بطرق تضمن كفاءة الاستغلال وضبطه.
وتأهلت كل من مجموعة «كريتا» وشركة «رين كاتشر تكنولوجيز» الإماراتيتين، ضمن «تحدي المياه من أجل الزراعة»، المسابقة التي أطلقتها مبادرة محمد بن زايد للماء.
وتجمع الحلول، التي تطرحها الشركتان، بين معالجة الأحمال الحرارية داخل البيوت الزراعية والحد من فقد المياه في التربة الرملية، مع اختلاف النتائج والأهداف تبعاً للمناخ والمحصول وطريقة الري، وإمكانية الاستفادة من التجهيزات الزراعية القائمة.

وأوضحت مجموعة «كريتا»، في تصريح صحفي، أنها طورت نظاماً خاصاً للبيوت الزراعية متعدد المناطق، يدمج التبادل الحراري تحت الأرض، وتوجيه تدفق الهواء، وإدارة فروق الضغط، والحد من اكتساب حرارة الشمس بوسائل سلبية.
ويعتمد النظام على غلاف مزدوج يحدد مناطق مترابطة حرارياً ومن حيث الضغط، بما يتيح إدارة الهواء والأحمال الحرارية، إلى جانب تبادل الحرارة وتخزينها في الأرض أسفل البيت الزراعي.
وبيّنت المجموعة، أن النظام يعطي الأولوية للمناخ المحيط بالمحاصيل، بدلاً من تبريد كامل الحيز بصورة موحدة، لتحويل البيت الزراعي إلى منظومة متكاملة لإدارة المناخ، وتقليل الاعتماد على التبريد كثيف الاستهلاك للمياه والطاقة، وصولاً إلى زراعة أقل تأثراً بالمناخ الخارجي صيفاً وشتاءً.

وأشارت إلى تشغيل النظام، في ظروف متوسطية ومناخات أكثر اعتدالاً جرى اختبارها، دون مياه للتبريد التبخيري صيفاً أو تدفئة بالوقود شتاءً، فيما تختبر تجربتها بالعين تكييفه مع الظروف الصحراوية التي قد تقترب حرارتها من 50 درجة مئوية.
وتستهدف تصاميم ذروة الصيف تحقيق حرارة بين 28 و32 درجة مئوية بمنطقة المحاصيل، وخفض مياه التبريد بنسبة 85% إلى 90% مقارنة بأنظمة المراوح والوسائد التبخيرية التقليدية؛ وهي أهداف تصميمية وليست نسب وفر نهائية معلنة للتجربة.
وبحسب تقديرات استهلاك التبريد التقليدي، البالغة 8 إلى 15 لتراً للمتر المربع يومياً، قد يحتاج بيت بمساحة التجربة إلى نحو 500 إلى 936 متراً مكعباً خلال 120 يوماً من ذروة الصيف، وهو الأساس الموسمي لتقييم هدف الوفر.
ويعالج النظام حرارة الهواء ورطوبته قبل وصوله للمحاصيل، عبر تبريد أولي مضبوط يتكامل مع التبادل الحراري الأرضي والتصميم الحراري ومسارات الهواء. ويشمل هدف الوفر مياه المعالجة المسبقة، فيما يُقيّم الري بصورة منفصلة.
وأفادت المجموعة بأن تجربتها بالعين، الممتدة على 520 متراً مربعاً، سجلت انخفاضاً في حرارة الهواء بنحو 12 إلى 15 درجة مئوية، واستهلاكاً كهربائياً للتبريد أقل بنحو 30% إلى 40% من الأنظمة التقليدية، مع تهيئة التركيب للعمل بطلب قدرة كهربائية يقارب 7 إلى 8 كيلوواط.
ويمكن دمج النظام في البيوت القائمة وفق هيكلها وظروف الموقع، أو إدراجه كاملاً عند تصميم البيوت الجديدة.
وتقدر المجموعة تكلفة التركيب الأولية بأنها أعلى بنحو 20% إلى 30% من تكلفة نظام تقليدي مماثل، بحسب المساحة والتربة والتعديلات.
ويقابل ذلك انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة، وتجنب صيانة الوسائد الرطبة واستبدالها دورياً، مع تصميم البنية الأرضية لعمر يتجاوز 20 عاماً.
وأوضحت المجموعة أن فترة استرداد الاستثمار تعتمد على تكلفة التركيب وأسعار المياه والكهرباء وساعات التشغيل، وقد تتحسن بإطالة المواسم أو زيادة الإنتاج حيث يثبت ذلك، مؤكدة ضرورة تقييم قيمة النظام طوال عمره التشغيلي.

من جانبها، أوضحت «رين كاتشر تكنولوجيز»، ومقرها دبي، في حديثها الصحفي، أن منتجها محسن تربة قابل للتحلل، يجمع بوليمرات فائقة الامتصاص ومغذيات، ويُحقن قرب الجذور لتخزين مياه الري أو الأمطار وإطلاقها تدريجياً عند جفاف التربة.
وقالت إن فقد المياه بالتسرب أسفل الجذور أو التبخر في التربة الرملية قد يصل إلى 90%، فيما تمتص تركيبتها مئات أضعاف وزنها، وتتحول إلى جيوب هلامية تجذب الجذور لتكوين مجموع جذري أعمق وأكثر كثافة.
وتستخدم الشركة أدوات حقن خاصة لحماية المنتج من الشمس والتبخر السطحي، بعد تحليل التربة والمناخ والمحصول لتحديد الجرعة والعمق، مع مراقبة الرطوبة لحظياً لضبط الري وفق أولوية توفير المياه أو تحسين الإنتاج.
وحصل نهجها على علامة «الحلول الفعالة» من مؤسسة «سولار إمبلس» عام 2023.
 ويعمل الحل مع الري القائم دون تغيير المحصول أو إنشاء بنية جديدة، ويجمع منتجاً استهلاكياً وخدمة فنية بمعدات وخبرة متخصصة.
ويعتمد على البوتاسيوم، فلا يضيف الصوديوم للتربة المعرضة للملوحة، ويزود النبات بالبوتاسيوم أثناء تحلله.
وبحسب الشركة، أظهرت تجربة منشورة بمركز «إكبا» في دبي، شملت 27 نخلة عولجت ببداية موسم 2020 - 2021 ضمن أعلى 50 سنتيمتراً من التربة، وفراً مائياً بنسبة 85%، مع الري كل سبعة أيام بدلاً من يومياً للنخيل غير المعالج، وباستخدام حساسات الرطوبة.
وفي تجربة الذرة الحلوة بواحة سلال للابتكار بالعين، انخفض استهلاك المياه بنحو 20% إلى 25% مقارنة بالقطع غير المعالجة، ضمن تقييم التحدي.
وأوضحت الشركة أن المحاصيل السنوية المزروعة بالتنقيط الكفؤ تبدأ من مستوى أعلى للكفاءة، بينما يرتفع الوفر مع الإجهاد المائي والمحاصيل المعمرة والتربة الرملية.
وسجلت الشركة وفراً بين 40% و85% بتجارب ميدانية، وزيادات إنتاجية تحت الإجهاد المائي تراوحت من 20% إلى أكثر من 90%.
وتقدر متوسط التكلفة، شاملاً المنتج والحقن، بسبعة دولارات للنخلة سنوياً، وخمسة دولارات لشجرة البستان، و600 دولار للهكتار بالمحاصيل الحقلية، مع وفر يتجاوز 80% للأشجار المروية، وبين 20% و60% للمحاصيل الحقلية المروية، ودعم بقاء الأشجار والإنتاج عند نقص الأمطار.
ويُسترد الاستثمار عبر خفض فواتير المياه وطاقة الضخ، وإطالة الفواصل بين عمليات الري، وتحسين الإنتاجية تحت الإجهاد المائي.
وتتراوح الفاعلية بين موسم وثلاثة مواسم بحسب المحصول، بينما يتحلل المنتج، وفق الشركة، خلال سبع سنوات بالمتوسط.