Recolectando luz para cultivar alimentos y energía limpia juntos


Las personas intentan cada vez más cultivar alimentos y energía limpia en la misma tierra para ayudar a enfrentar los desafíos del cambio climático, la sequía y una población mundial en crecimiento que acaba de superar los 8 mil millones. 


por Kat Kerlin, Universidad de California en Davis


Este esfuerzo incluye la agrovoltaica, en la que los cultivos se cultivan bajo la sombra de paneles solares, idealmente con menos agua.

Ahora, científicos de la Universidad de California, Davis, están investigando cómo aprovechar mejor el sol, y su espectro de luz óptimo, para hacer que los sistemas agrovoltaicos sean más eficientes en regiones agrícolas áridas como California.

Su estudio, publicado en Earth’s Future , encontró que la parte roja del espectro de luz es más eficiente para el cultivo de plantas, mientras que la parte azul del espectro se usa mejor para la producción solar.

Un abridor de puertas

Los resultados del estudio podrían ayudar a guiar el interés global en la agrovoltaica e identificar aplicaciones potenciales para esos sistemas.

«Este documento abre la puerta a todo tipo de avances tecnológicos», dijo el autor correspondiente Majdi Abou Najm, profesor asociado en el Departamento de Tierra, Aire y Recursos Hídricos y miembro del Instituto de Medio Ambiente de UC Davis.

Recolectando luz para cultivar alimentos y energía limpia juntos
Los paneles solares dan sombra a las plantas de tomate en un campo de investigación en UC Davis como parte de un estudio de investigación agrovoltaico. Crédito: Majdi Abou Najm/UC Davis

Condujo el estudio con el primer autor Matteo Camporese de la Universidad de Padova en Italia, quien vino a UC Davis como becario visitante Fulbright. «Los paneles solares de hoy toman toda la luz y tratan de aprovecharla al máximo. Pero, ¿y si una nueva generación de energía fotovoltaica pudiera tomar la luz azul para obtener energía limpia y pasar la luz roja a los cultivos, donde es más eficiente para la fotosíntesis? «

Para el estudio, los científicos desarrollaron un modelo de fotosíntesis y transpiración para tener en cuenta diferentes espectros de luz. El modelo reprodujo la respuesta de varias plantas, incluidas la lechuga, la albahaca y la fresa, a diferentes espectros de luz en condiciones de laboratorio controladas. Un análisis de sensibilidad sugirió que la parte azul del espectro se filtra mejor para producir energía solar, mientras que el espectro rojo se puede optimizar para cultivar alimentos.

Este trabajo se probó más el verano pasado en plantas de tomate en los campos de investigación agrícola de UC Davis en colaboración con el profesor asistente de UC Davis Andre Daccache del Departamento de Ingeniería Biológica y Agrícola.

Recolectando luz para cultivar alimentos y energía limpia juntos
Las mismas plantas y paneles solares mostrados con imágenes térmicas. Los cambios de color ilustran las temperaturas reducidas a la sombra de los paneles. Crédito: Majdi Abou Najm/UC Davis

Luz de guía

En una era de disminución de la tierra viable, comprender cómo responden las plantas a diferentes espectros de luz es un paso clave para diseñar sistemas que equilibren la gestión sostenible de la tierra con el uso del agua y la producción de alimentos, señaló el estudio.

«No podemos alimentar a 2.000 millones de personas más en 30 años siendo un poco más eficientes en el uso del agua y continuando como lo hacemos», dijo Abou Najm. «Necesitamos algo transformador, no incremental. Si tratamos al sol como un recurso, podemos trabajar con sombra y generar electricidad mientras producimos cultivos debajo. Los kilovatios hora se convierten en un cultivo secundario que se puede cosechar».

Más información: Matteo Camporese et al, No todos los espectros de luz fueron creados iguales: ¿Podemos cosechar luz para una cogeneración óptima de alimentos y energía?, 

El futuro de la Tierra (2022).  – DOI: 10.1029/2022EF002900



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