Sustainable Agriculture Using Solar Desalination: A Pathway to Food Security in The State of Kuwait

تعتبر وفرة المياه، من ناحية الكمية والجودة، أحد أهم العوامل المؤثرة التي تحد من استدامة القطاع الزراعي في دولة الكويت. التربة في مزارع الوفرة والعبدلي تعتبر من أكثر أنواع التربة خصوبةً، وبالتالي تزيد النشاطات الزراعية في هذه المنطقتين. كما تواجه دول الخليج العربي الأخرى نفس التحديات التي تواجهها دولة الكويت في القطاع الزراعي. فالمحاطة على القطاع الزراعي ضرورة قصوى، إذ يوفر ما يعادل 67 مليون دينار كويتي من المنتجات الزراعية سنوياً وذلك حسب إحصائية عام 2015. بالإضافة لذلك فإن المحافظة على القطاع الزراعي وتطويره ضرورة ملحة للحفاظ على الأمن الغذائي لدولة الكويت. فعلى سبيل المثال، معدلات الاكتفاء الذاتي للفواكه والخضروات في دولة الكويت تقارب 36% والذي يعتبر نوعا ما قليل بالمقارنة مع معدلات الاكتفاء الذاتي لبقية دول منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا والتي كانت بحدود 84%. بناء عليه فإن هذه الدراسة تقترح استخدام طريقة مبتكرة لتوفير الماء اللازم لعمليات الري وذلك باستخدام وحدات تحلية المياه ذات الحجم الصغير التي تعمل بالبطاقة الشمسية داخل المزارع وذلك للتغلب على العقبات التي تواجه المزارعين في دولة الكويت. هذا البحث المقترح سوف يوضح ومن ثم يختبر إمكانية استخدام وحدات تحلية الماء التي تعمل بالطاقة الشمسية لإنتاج محاصيل زراعية ذات مردود مادي عالي. كما أن هذا البحث سيختبر عدة طرق تجريبية للوصول للطريقة المثلى للتخلص من الأملاح الناتجة من عمليات تحلية المياه المالحة داخل المزارع. كفاءة محطات التحلية سوف تقيم من خلال تحليل التكلفة/الفائدة للمنتج الزراعي والتخلص السليم من الأملاح. نتائج هذا البحث ستكون الأولى من نوعها في منطقة الخليج العربي ومن المتوقع أن تخدم متخذي القرارات بتوفير رؤية واضحة في كيفية تقييم عمل محطات تحلية المياه العاملة بالطاقة الشمسية في زيادة العائد الزراعي وتحقيق الاكتفاء الذاتي وبالتالي تحقيق الاستدامة الزراعية.

Water availability, in terms of quantity and quality, is the most limiting factor towards sustainability of agriculture in Kuwait. Al-Wafra and Al-Abdali farms together host the most productive soils in Kuwait and, therefore, agricultural activities. Other Gulf countries have similar irrigation-water issues as in Kuwait. The agricultural sector is indispensable having a total value of agricultural produce in Kuwait for 2015 at 67 million KWD. In addition, safeguarding the agricultural sector in Kuwait is of utmost importance to the state of food security. The self-sufficiency ratio for fruits and vegetables in Kuwait stood at 36%, which is far lower than the MENA average of 84%. Therefore, this study proposes an innovative option to provide irrigation water using solar desalination technology at the farm level to overcome water availability hurdles facing farmers in Kuwait. Proposed work will demonstrate and test the feasibility of solar-powered desalination unit for irrigating high-value crops. Moreover, it will investigate different experimental setups for disposal of desalination wastes (brine) through evaporative ponds. The feasibility of desalination for agriculture will be evaluated based on cost/benefit analysis in terms of crop returns and sound-approaches of brine disposal. The outcomes of this research work will be the first ones in the Gulf region and are expected to serve as decision tools for evaluating the desalination technology for agriculture for salinity-affected farms