Использование света для совместного выращивания продуктов питания и чистой энергии

Люди все чаще пытаются выращивать продукты питания и экологически чистую энергию на одной и той же земле, чтобы помочь решить проблемы изменения климата, засухи и растущего населения планеты, которое только что превысило 8 миллиардов человек. Эти усилия включают в себя агровольтаику, при которой сельскохозяйственные культуры выращиваются в тени солнечных батарей, в идеале с меньшим количеством воды.

Теперь ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе исследуют, как лучше использовать солнце и его оптимальный световой спектр, чтобы сделать агроэлектрические системы более эффективными в засушливых сельскохозяйственных регионах, таких как Калифорния.

Их исследование, опубликованное в журнале Американского геофизического союза «Будущее Земли», показало, что красная часть светового спектра более эффективна для выращивания растений, а синяя часть спектра лучше используется для производства солнечной энергии.

Результаты исследования могут помочь направить глобальный интерес к агровольтаике и определить потенциальные применения этих систем.

«Эта статья открывает двери для всех видов технологических достижений», — сказал автор-корреспондент Мажди Абу Наджм, доцент кафедры земельных, воздушных и водных ресурсов и научный сотрудник Института окружающей среды Калифорнийского университета в Дэвисе. Он провел исследование вместе с первым автором Маттео Кампорезе из Университета Падуи в Италии, который приехал в Калифорнийский университет в Дэвисе в качестве приглашенного ученого Фулбрайта. «Сегодняшние солнечные панели поглощают весь свет и стараются извлечь из него максимум пользы. Но что, если новое поколение фотогальваники сможет использовать синий свет в качестве чистой энергии и передавать красный свет на посевы, где он наиболее эффективен для фотосинтеза? "

Для исследования ученые разработали модель фотосинтеза и транспирации, учитывающую различные световые спектры. Модель воспроизводила реакцию различных растений, включая салат, базилик и клубнику, на различные световые спектры в контролируемых лабораторных условиях. Анализ чувствительности показал, что синюю часть спектра лучше всего фильтровать для производства солнечной энергии, а красный спектр можно оптимизировать для выращивания продуктов питания.

Прошлым летом эта работа была дополнительно проверена на растениях томата в сельскохозяйственных исследовательских полях Калифорнийского университета в Дэвисе в сотрудничестве с доцентом Калифорнийского университета в Дэвисе Андре Даккашем с факультета биологической и сельскохозяйственной инженерии.

В эпоху сокращения жизнеспособных земель понимание того, как растения реагируют на различные световые спектры, является ключевым шагом на пути к разработке систем, которые сбалансируют устойчивое управление земельными ресурсами с использованием воды и производством продуктов питания, отмечается в исследовании.

«Мы не сможем прокормить еще 2 миллиарда человек за 30 лет, если будем лишь немного более эффективно использовать воду и продолжать в том же духе», - сказал Абу Наджм. «Нам нужно что-то преобразующее, а не постепенное. Если мы будем относиться к солнцу как к ресурсу, мы сможем работать в тени и генерировать электричество, одновременно производя урожай под землей. Киловатт-часы станут второстепенной культурой, которую можно собирать».

Исследование финансировалось исследовательской стипендией Фулбрайта Государственного департамента США, Калифорнийским университетом в Дэвисе и Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства.

Подпишитесь на информационный бюллетень «Наука и климат»

Контакты для СМИ:

Пресс-кит изображений