Un estudio reciente demuestra que las lechugas pueden cultivarse en invernaderos que filtran las longitudes de onda de la luz utilizada para generar energía solar, lo que demuestra la viabilidad de utilizar paneles solares transparentes en los invernaderos para generar electricidad.
“Nos sorprendió un poco: no hubo una reducción real del crecimiento o la salud de las plantas”, dice Heike Sederoff, coautora del estudio y profesora de biología vegetal en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. “Significa que la idea de integrar células solares transparentes en los invernaderos puede llevarse a cabo”.
Dado que las plantas no utilizan todas las longitudes de onda de la luz para la fotosíntesis, los investigadores han explorado la idea de crear células solares orgánicas semitransparentes que absorban principalmente las longitudes de onda de la luz de las que no dependen las plantas, e incorporar esas células solares a los invernaderos.
Un trabajo anterior de la North Carolina State se centró en la cantidad de energía que podrían producir los invernaderos alimentados con energía solar. Dependiendo del diseño del invernadero y de su ubicación, las células solares podrían hacer que muchos invernaderos fueran energéticamente neutros, o incluso permitirles generar más energía de la que utilizan.
Pero, hasta ahora, no estaba claro cómo estos paneles solares semitransparentes podrían afectar a los cultivos de los invernaderos.
Figura 1. Esquema del montaje experimental
Para abordar esta cuestión, los investigadores cultivaron lechugas de hoja roja (Lactuca sativa) en cámaras de invernadero durante 30 días, desde la semilla hasta su plena madurez. Las condiciones de cultivo, desde la temperatura y el agua hasta el fertilizante y la concentración de CO2, fueron constantes, excepto la luz.
Un grupo de control de lechugas fue expuesto a todo el espectro de luz blanca. El resto de las lechugas se dividieron en tres grupos experimentales. Cada uno de esos grupos fue expuesto a la luz a través de diferentes tipos de filtros que absorbían longitudes de onda de luz equivalentes a las que absorberían diferentes tipos de células solares semitransparentes.
“La cantidad total de luz que incidía en los filtros era la misma, pero la composición de color de esa luz era diferente para cada uno de los grupos experimentales”, dice Harald Ade, coautor del estudio y Profesor Distinguido de Física de Goodnight Innovation en NC State.
“Específicamente, manipulamos la proporción de luz azul con respecto a la luz roja en los tres filtros para ver cómo afectaba al crecimiento de las plantas”, dice Sederoff.
Para determinar el efecto de la eliminación de varias longitudes de onda de la luz, los investigadores evaluaron una serie de características de las plantas. Por ejemplo, los investigadores prestaron mucha atención a las características visibles que son importantes para los productores, los comerciantes y los consumidores, como el número de hojas, el tamaño de las hojas y el peso de las lechugas. Pero también evaluaron marcadores de la salud de la planta y de la calidad nutricional, como la cantidad de CO2 que absorbían las plantas y los niveles de varios antioxidantes.
“No sólo no encontramos ninguna diferencia significativa entre el grupo de control y los grupos experimentales, sino que tampoco encontramos ninguna diferencia significativa entre los distintos filtros”, dice Brendan O’Connor, coautor del estudio y profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State.
“También hay un trabajo de próxima aparición que profundiza en las formas en que la recolección de diversas longitudes de onda de la luz afecta a los procesos biológicos de las lechugas, los tomates y otros cultivos”, dice Sederoff.
“Esto es prometedor para el futuro de los invernaderos con energía solar”, dice Ade.
“Conseguir que los cultivadores utilicen esta tecnología sería un argumento difícil si hubiera una pérdida de productividad. Pero ahora es un simple argumento económico sobre si la inversión en la nueva tecnología de invernaderos se compensaría con la producción y el ahorro de energía.”
“Si nos basamos en el número de personas que se han puesto en contacto conmigo acerca de los invernaderos con energía solar cuando hemos publicado trabajos anteriores en este ámbito, hay mucho interés por parte de muchos cultivadores”, afirma O’Connor. “Creo que ese interés sólo va a crecer. Hemos visto suficientes prototipos de prueba de concepto para saber que esta tecnología es factible en principio, sólo necesitamos ver a una empresa dar el salto y empezar a producir a escala.”
El artículo, “Balancing Crop Production and Energy Harvesting in Organic Solar Powered Greenhouses“, aparece en la revista Cell Reports Physical Science. Los coautores principales del artículo son los estudiantes de doctorado de NC State Melodi Charles y Eshwar Ravishankar.
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