Các thành phố của tương lai sẽ có trang trại nổi
Tại Hà Lan, một trang trại bò sữa thử nghiệm hứa hẹn sẽ giảm khí thải và tăng cường an ninh lương thực. Chính phủ Hà Lan hiện đang dành ưu tiên hàng đầu cho phát triển công nghệ nông nghiệp tiên tiến và quản lý nước. Hà Lan là một trong những quốc gia nhỏ nhất trong Liên minh châu Âu (EU) và có nhiều người sống dưới mực nước biển hơn bất kỳ quốc gia nào khác trên thế giới.
Tuy nhiên, quốc gia này là một trong những nhà xuất khẩu thực phẩm lớn nhất thế giới. Hà Lan có ý tưởng hoàn hảo khi trang trại bò sữa thử nghiệm đầu tiên trên thế giới đạt đến đỉnh cao sau nỗ lực 7 năm trị giá 2,9 triệu USD được đặt tại khu vực công nghiệp và kho bãi của cảng Merwehaven năng động của Rotterdam. Cuối tháng 11-2019, các chuyên gia đề cử 35 con bò Meuse Rhine Issel, một giống có nguồn gốc từ Hà Lan, để thử nghiệm cho nền tảng nổi 2 tầng.
Sau đó, mối lo ngại những con bò này sẽ bị say sóng hoặc miễn cưỡng đi qua cây cầu lên bục được chứng minh là không có cơ sở bởi vì chúng biết tự điều chỉnh để thích nghi với môi trường mới và đang sản xuất sữa trên ngôi nhà nổi mới của chúng. Peter van Wingerden – kỹ sư Hà Lan và người sáng lập Beladon, công ty đứng sau dự án – cho biết những con bò này là đội quân tiên phong trong nhiệm vụ ngày càng quan trọng để tìm ra những hình thức mới và tốt hơn cho nông nghiệp đô thị bền vững. Ý tưởng cho trang trại nổi Rotterdam ra đời vào năm 2012, lúc đó van Wingerden đang làm việc tại thành phố New York khi cơn bão Sandy tấn công.
Lũ lụt gây thiệt hại nặng nề và làm tê liệt nhiều khu vực thành phố, khiến hoạt động phân phối thực phẩm bằng xe tải phải dừng lại. Trải nghiệm kích thích Wingerden biến những ý tưởng mơ hồ trước đây của ông về việc trồng thực phẩm trên mặt nước thành một dự án đam mê. Van Wingerden cho biết: “Tôi thấy đây là một cách hiệu quả để sản xuất thực phẩm gần gũi với người tiêu dùng”.
Ông coi các trang trại nổi là một cách để đảm bảo thực phẩm luôn ở gần nơi tiêu thụ đồng thời giúp giảm chi phí vận chuyển. Ông nói thêm rằng “Đó không là giải pháp hiệu quả 100% song là một phần của mô hình lai”. Trang trại nổi là “một phần của một thành phố hình tròn”. Điều này bắt đầu với chế độ ăn cho bò. Cuối cùng, động vật sẽ ăn rác thải thực phẩm từ thành phố – chẳng hạn như vỏ ngũ cốc và khoai tây từ các nhà máy bia – và cỏ cung cấp từ các sân thể thao và sân golf.
Việc thay đổi chế độ ăn sang sang rác thải sinh học địa phương như thế này phải được thực hiện dần dần để giúp đàn bò có cơ hội thích nghi. Tính tuần hoàn cũng được quan tâm trong thiết kế nền tảng. Những con bò sống ở tầng trên cùng của trang trại, nơi một robot thu gom chất thải của chúng rồi đẩy đến một điểm thu gom để mang xuống tầng một. Ở đó, một máy sẽ tách muối từ nước tiểu con bò. Cùng với phân chuồng, muối được sử dụng để bón cho một cánh đồng trên đất gần bục mà bò chăn thả.
Khoảng 90% nước tiểu là nước nên được xử lý và thải vào bến cảng hoặc xử lý để tái sử dụng. Sữa bò có thể được mua từ trang trại và 23 địa điểm bán lẻ quanh thành phố. Ngon và bổ dưỡng, sữa cần được lắc để làm tan mỡ. Khi trang trại đạt công suất dự kiến là 40 con bò, nó sẽ sản xuất khoảng 800 lít sữa mỗi ngày. Ở Hà Lan, ngành công nghiệp sữa đang tập trung vào các trang trại ít hơn, lớn hơn. Tính đến năm 2017, hơn 1/3 trang trại có hơn 100 con bò sản xuất khoảng 2.300 lít sữa mỗi ngày.
Van Wingerden cho biết công ty của ông đang lên kế hoạch xây dựng thêm hai nền tảng nổi bên cạnh trang trại bò sữa, một để trồng rau và một để nuôi gà đẻ trứng. Kế hoạch xây dựng bắt đầu vào cuối năm 2019 để kịp hoàn thành vào mùa hè năm 2020. Theo van Wingerden, thách thức kỹ thuật lớn nhất trong việc xây dựng trang trại nổi là đảm bảo sự ổn định trong bến cảng mà thủy triều dao động trung bình 1,65m. Cho đến nay, thiết kế hứa hẹn sẽ thành công.
Ý tưởng về các trang trại nổi tinh vi đã được thực hiện trong nhiều năm, nhưng tất cả các bản phác thảo và ý định đầy tham vọng đã bị cản trở bởi chi phí cao và sự không chắc chắn vốn có khi thử một cái gì đó quá mới. Đó cũng cũng là trường hợp của trang trại bò sữa Beladon. Tuy nhiên, cả hai chính quyền Rotterdam và chính quyền cảng thành phố đều có cái nhìn nghi ngờ về tính khả thi của trang trại và chọn không cung cấp bất kỳ trợ cấp nào. Van Wingerden buộc phải sử dụng nguồn tài chính của chính mình, huy động từ các nhà đầu tư tư nhân và vay ngân hàng để xây dựng trang trại nổi.
Với nguyên mẫu nổi thử nghiệm thành công, văn phòng thị trưởng Rotterdam đã bắt đầu quan tâm đến dự án trang trại nổi. Trang trại nguyên mẫu cũng đã thu hút được sự quan tâm quốc tế ngày càng tăng. Van Wingerden cho biết Beladon đang thảo luận để xây dựng các nền tảng ở Singapore và các thành phố Trung Quốc như Nam Kinh và Thượng Hải – mặc dù chưa quyết định được các trang trại sẽ dành cho bò, rau hoặc trứng. Công ty cũng đã nhận được sự quan tâm từ thành phố Cape Town của Nam Phi và các thành phố lớn ở Mỹ – như New York, Los Angeles và New Orleans.
Ngoài thực phẩm sản xuất, van Wingerden coi giá trị giáo dục của trang trại nổi – đặc biệt là đối với trẻ em – là một trong những ưu điểm tốt nhất. Cuộc tranh luận về tác động thực sự của trang trại nổi cũng bắt đầu bùng phát trong chính quyền thành phố Rotterdam. Nick van den Berg, giám đốc phát triển Rotterdam Food Cluster – một dự án của thành phố nhằm phát triển nông nghiệp bền vững, công nghệ nhà kính và hậu cần thực phẩm – cho rằng trang trại nổi là ý tưởng thu hút sự chú ý và được bàn luận nhiều hơn bất cứ dự án nào khác.
Van den Berg phát biểu: “Tôi nghĩ rằng đó là một chương trình giới thiệu hơn một mô hình kinh doanh”. Van den Berg là người ủng hộ mô hình nông nghiệp thẳng đứng – nghĩa là trồng cây trong các ngăn xếp hoặc ở hai bên hoặc phần mái của các tòa nhà cao tầng trong thành phố – nhưng tỏ ra nghi ngờ ý tưởng đưa vật nuôi lên mặt nước. Ông bình luận: “Tôi thực sự tin rằng gia súc phải sống trong các cánh đồng mở chứ không phải trong các trang trại nổi”. Van Wingerden mô tả ý kiến của Nick van den Berg là “hoàn toàn vô nghĩa” và lập luận: “Chúng ta đang làm tất cả những gì có thể để giảm thiểu sự hao hụt thực phẩm và ô nhiễm từ hoạt động vận chuyển thực phẩm”.
Hiện tại, 80% Rotterdam nằm dưới mực nước biển và thành phố muốn bền vững 100% trước tình hình biến đổi khí hậu vào năm 2025. Arnoud Molenaar, giám đốc phụ trách khả năng phục hồi của thành phố, cho rằng trang trại nổi đóng góp cho mục tiêu đó. Ông nói: “Đó là ý tưởng mang tính sáng tạo cho rất nhiều thành phố châu thổ khác [tương tự như Rotterdam] trên thế giới”. Nhưng vấn đề là liệu công nghệ trang trại nổi cuối cùng sẽ mở rộng đến mức có thể tạo ra một bước tiến thực sự trong sản xuất thực phẩm hay không. Nhưng bây giờ khi trang trại nổi đang hoạt động, mọi người bắt đầu xem xét lại các định kiến của họ.
Sarah Gardner, chuyên gia nghiên cứu chính sách nông nghiệp trường Cao đẳng Williams College ở Williamstown bang Massachusetts (Mỹ) bình luận: “Ban đầu, nghe có vẻ mơ mộng, đắt đỏ và không thực tế. Tuy nhiên, tôi đã đánh giá cao dự án này như một giải pháp kỹ thuật tuyệt vời cho cuộc khủng hoảng thế giới đang phát triển: sản xuất thực phẩm cho gần 10 tỷ người vào giữa thế kỷ trên một cơ sở đất đai bị thu hẹp”.
Các khu phức hợp bè nổi rộng lớn sẽ hỗ trợ các tòa nhà chung cư trên biển
Singapore muốn xây dựng vùng ngoại ô nổi lớn. Với hơn 5,9 triệu người sống chỉ trên 719km2, đất nước này là một trong những nơi đông dân nhất thế giới. Trong nhiều thập niên, quốc đảo Singapore được mở rộng nhờ vào số lượng khổng lồ cát nhập khẩu. Singapore đã vận chuyển một lượng lớn cát từ các nước láng giềng châu Á và đổ nó vào vùng biển ven bờ. Đất được mở rộng ra hướng biển theo cách này đã tăng diện tích Singapore lên gần một phần tư kể từ năm 1965 và giúp dân số tăng gấp 3.
Nhưng mối quan tâm về môi trường trở thành vấn đề – phần lớn cát được nạo vét từ các khu rừng ngập mặn nhạy cảm ở Campuchia đã dẫn đến sự kiểm soát chặt chẽ hơn và cấm hoàn toàn việc buôn bán cát. Bây giờ Singapore đang tìm kiếm một cách khác để phát triển. Thay vì xây dựng nhiều đất đai hơn, thành phố muốn xây dựng các cấu trúc nổi trên bề mặt biển – với một hệ thống bè nổi khổng lồ buộc chặt dưới đáy biển.
Nhưng trước tiên, các kỹ sư phải giải quyết một vấn đề quan trọng: làm thế nào để chúng ta ngăn chặn những chiếc bè không bị lung lay? Giới chức chính quyền Singapore không muốn thảo luận về kế hoạch này, nhưng chi tiết đã được tiết lộ trong một nghiên cứu học thuật được công bố vào tháng 11.2019. Trong đó, các nhà khoa học thuộc Bộ Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường Singapore (CEE) và các nhà khoa học khác đề xuất một mạng lưới gồm hơn 40 chiếc phao riêng lẻ, mỗi chiếc sẽ có kích thước 35m2, cao 12m và nặng hơn 7,5 tấn.
Các mảng sẽ được kết nối với một cầu quay trên bờ và nổi trong vùng biển yên tĩnh sâu khoảng 18m. Nghiên cứu ở giai đoạn này là lý thuyết và tập trung vào cách kết nối các bè riêng lẻ để giữ cho chúng ổn định, ví dụ bằng cách sử dụng bản lề để làm giảm các va đập từ sóng. Tiếp theo họ cần kiểm tra thiết kế của mình bằng cách xây dựng một mô hình quy mô. Singapore không đơn độc trong mục tiêu mở rộng này. Đối mặt với dân số ngày càng tăng, mực nước biển dâng cao và sự thu hẹp diện tích đất sẵn có để xây dựng, các thành phố và vùng ven biển khác – từ Hong Kong đến Hà Lan – đang để mắt đến ý tưởng xây dựng cấu trúc nổi trên mặt biển. Gil Wang, kỹ sư đóng tàu Viện Công nghệ Israel ở Haifa (Israel), đang lãnh đạo một nhóm khám phá các nền tảng nổi như một cách để mở rộng thành phố Tel Aviv – ở cuối phía đông của Địa Trung Hải.
Gil Wang cho biết thành phố nổi là một sự thay thế rẻ hơn và bền vững hơn để xây dựng vùng đất mới. Sử dụng số lượng cát khổng lồ để xây dựng đáy biển gây thiệt hại cho môi trường và không phải lúc nào cũng khả thi trên quy mô lớn theo yêu cầu, Wang nói. “Nhiều thành phố ven biển không có vùng nội địa để phát triển sẽ gặp vấn đề này”. Sử dụng các nền tảng nổi để phát triển đô thị khác với khái niệm seastasing – thường được mô tả là các cộng đồng nổi độc lập cách xa đất liền và không có luật pháp quốc gia. Wang – người dự tính phát triển cấu trúc nổi kéo dài đến 5km từ bờ biển – nói: “Nó giống như một vùng ngoại ô mới”.
Nhóm của Gil Wang đã mô hình hóa cách vận hành của những chiếc phao lớn hơn so với những gì đã lên kế hoạch ở Singapore: dài tới 100m và rộng 30m, lớn hơn một sân khúc côn cầu. Mỗi chiếc phao có thể hỗ trợ bộ 3 tòa nhà 10 tầng. Hàng chục phao sẽ được kết hợp để chứa 2.280 căn hộ. Tuy nhiêm, các nhà phát triển phải đối mặt với những thách thức liên quan đến chính sách, vấn đề môi trường và kỹ thuật. Thiết kế của Israel, được mô tả trong một nghiên cứu riêng biệt, đáp ứng tất cả các quy tắc xây dựng và tiêu chuẩn an toàn hàng hải có liên quan của Israel, Wang nói.
Nhưng một thách thức kỹ thuật vẫn chưa được giải quyết, và có thể thúc đẩy toàn bộ nỗ lực: ngăn chặn người dân khỏi cảm giác say sóng. Wang thừa nhận: “Bạn có thể làm những thứ đó hiệu quả, nhưng nếu không ai muốn sử dụng chúng thì sẽ không có được điểm nào”. Một cách để cải thiện sự lắc lư liên tục có thể là lắp đặt một đê chắn sóng nổi gần đó để giảm tác động của sóng.
Một cách tiếp cận khác, giống như cách mà nhóm nghiên cứu Singapore thực hiện, là thiết kế các đầu nối giữa các phao để chúng hấp thụ năng lượng và làm giảm chuyển động. Vấn đề say sóng là không thể đoán trước – Matti Scheu, nhà tư vấn trưởng của công ty kỹ thuật Ramboll ở Hamburg (Đức), cho biết. Scheu đang cố gắng giải quyết một vấn đề lắc lư liên quan: làm thế nào để giảm buồn nôn ở các kỹ thuật viên làm việc trên các tuabin gió nổi.
Neo một nền tảng vững chắc có thể làm giảm phạm vi chuyển động, nhưng nó cũng có thể làm cho những chuyển động đó nhanh hơn. Cả hai đều quan trọng khi nói đến chứng say tàu xe. Giải pháp có thể được tìm thấy ở một nơi đáng ngạc nhiên. Ngày càng có nhiều nghiên cứu về chứng “say tàu xe” ở nhân viên văn phòng trong các tòa nhà cao tầng bị ảnh hưởng bởi sức gió mạnh. Nhưng Scheu nói rằng một số người sẽ luôn dễ bị ảnh hưởng, tuy nhiên vấn đề là họ ở trong tình trạng “lơ lửng trên không” lâu đến mức nào. “Tôi biết nhiều kỹ thuật viên đã bị bệnh trong nhiều năm”.
