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As plantas cresceriam bem em estufas de células solares

Traduzido de Science Daily

Um estudo recente mostra que a alface pode ser cultivada em estufas que filtram os comprimentos de onda da luz que são usados ​​para gerar energia solar, demonstrando a viabilidade do uso de painéis solares transparentes em estufas para gerar eletricidade.

“Ficamos um pouco surpresos: não houve redução real no crescimento ou na saúde das plantas”, disse Heike Sederoff, co-autor do estudo e professor de biologia vegetal da Universidade Estadual da Carolina do Norte. “Isso significa que você pode ter a ideia de integrar células solares transparentes em estufas.”

Como as plantas não usam todos os comprimentos de onda de luz para a fotossíntese, os pesquisadores exploraram a ideia de criar células solares orgânicas semitransparentes que absorvem principalmente comprimentos de onda de luz dos quais as plantas não dependem e incorporar essas células solares em estufas. O trabalho anterior da NC State se concentrou em quanta energia as estufas movidas a energia solar poderiam produzir. Dependendo do projeto e da localização da estufa, as células solares podem tornar muitas estufas neutras em termos de energia ou mesmo permitir que gerem mais energia do que usam.

Mas, até agora, não estava claro como esses painéis solares semitransparentes poderiam afetar as plantações de estufa.

Para resolver o problema, os pesquisadores cultivaram lavouras de alface-vermelha (Lactuca sativa) em câmaras de estufa por 30 dias, desde a semente até a maturidade total. As condições de cultivo, desde temperatura e água até fertilizantes e concentração de CO2, eram todas constantes, exceto a luz.

Um grupo de controle de alfaces foi exposto a todo o espectro de luz branca. As restantes alfaces foram divididas em três grupos experimentais. Cada um desses grupos foi exposto à luz por meio de diferentes tipos de filtros que absorveram comprimentos de onda de luz equivalentes àqueles que diferentes tipos de células solares semitransparentes absorveriam.

“A quantidade total de luz incidente nos filtros era a mesma, mas a composição da cor dessa luz era diferente para cada um dos grupos experimentais”, diz Harald Ade, co-autor correspondente do estudo e Professor Distinto de Física Goodnight Innovation. no estado da Carolina do Norte.

“Especificamente, manipulamos a proporção da luz azul para a luz vermelha em todos os três filtros para ver como isso afetava o crescimento das plantas”, diz Sederoff.

Para determinar o efeito da remoção de vários comprimentos de onda de luz, os pesquisadores avaliaram uma série de características das plantas. Por exemplo, os pesquisadores prestaram muita atenção às características visíveis que são importantes para produtores, lojistas e consumidores, como o número de folhas, o tamanho das folhas e o peso das alfaces. Mas eles também analisaram marcadores de saúde das plantas e qualidade nutricional, como a quantidade de CO2 que as plantas absorviam e os níveis de vários antioxidantes.

“Não apenas não encontramos nenhuma diferença significativa entre o grupo de controle e os grupos experimentais, também não encontramos nenhuma diferença significativa entre os diferentes filtros”, diz o co-autor do estudo e professor associado Brendan O’Connor. engenharia mecânica e aeroespacial na NC State.

“Há também trabalhos futuros que investigam com mais detalhes as maneiras como a colheita de vários comprimentos de onda de luz afeta os processos biológicos da alface, tomate e outras culturas”, diz Sederoff.

“Isso é promissor para o futuro das estufas de energia solar”, diz Ade. “Fazer com que os produtores usem essa tecnologia seria um argumento difícil se houvesse uma perda de produtividade. Mas agora é um argumento econômico simples de saber se o investimento em nova tecnologia de efeito estufa seria compensado pela produção e economia de energia.”

“Com base no número de pessoas que me contataram sobre estufas movidas a energia solar quando postamos trabalhos anteriores neste espaço, há muito interesse de muitos produtores”, disse O’Connor. “Acho que o interesse só vai aumentar. Já vimos protótipos de prova de conceito suficientes para saber que essa tecnologia é viável em princípio, só precisamos ver uma empresa dar o salto e começar a produzir em escala.”

O trabalho foi realizado com o apoio da National Science Foundation sob as bolsas 1639429 e 1905901; o Office of Naval Research, sob as bolsas N00014-20-1-2183, N00014-17-1-2242 e N00014-17-1-2204; Universidade Estadual da Carolina do Norte; e NextGen Nano Limited.



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