El futuro de los invernaderos

Investigadores del estado de Carolina del Norte usan paneles solares para el crecimiento de las plantas y la neutralización del invernadero.

Investigadores de ingeniería, biología vegetal y física de la Universidad Estatal de Carolina del Norte están estudiando formas en que los invernaderos podrían convertirse en energía neutral mediante el uso de paneles solares transparentes para cosechar energía. En un estudio reciente, «Logrando invernaderos de energía neta cero integrando paneles solares orgánicos semitransparentes», los investigadores analizaron los beneficios del uso de células orgánicas semitransparentes para mitigar el consumo de energía.

Brendan O’Connor, autor correspondiente del estudio y profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NCSU, dice que la investigación tuvo como objetivo ver si la demanda de energía de un invernadero podría satisfacerse colocando paneles solares semitransparentes en su techo.

O’Connor atribuye el esfuerzo a una «discusión fortuita» entre él y sus colegas. «Estábamos en una reunión discutiendo la energía en general y alguien dijo: Miren, estas células solares orgánicas tienen un espectro de absorción que podría complementar la absorción de clorofila».

Esto condujo a experimentos en curso para evaluar el crecimiento de las plantas bajo células solares, la síntesis de nuevos materiales para ajustar los espectros de absorción y el impacto de diferentes materiales de células solares en el crecimiento de las plantas. Según O’Connor, las plantas solo usan algunas longitudes de onda de luz para la fotosíntesis y la idea del estudio era crear un invernadero que produzca energía a partir de la luz no utilizada y al mismo tiempo permitir que pase la mayor parte de la banda de luz fotosintética.

Para el estudio, O’Connor y sus colegas utilizaron un modelo para determinar cuánta energía podrían producir los invernaderos en Arizona, Carolina del Norte y Wisconsin con células solares orgánicas semitransparentes en sus techos, y si la cantidad era suficiente para que los invernaderos funcionen de manera efectiva.

Si bien los datos aún no se han publicado, O’Connor dice que «parece muy prometedor» y que él y el equipo de investigación están entusiasmados.

Este modelo ilustra que las células solares orgánicas semitransparentes pueden emplearse en invernaderos para lograr invernaderos netos de energía cero en climas cálidos o moderados.

«Creo que los invernaderos se volverán continuamente más sofisticados con la tecnología, y creo que nuestras células solares en general serán parte de esa solución», dice. «A medida que se vuelvan más sofisticados y puedan ser más independientes de la energía, solo ayudará a la productividad y a la economía y, con suerte, continuará mejorando la implementación generalizada para una gama de plantas».

Dado que el modelo es financiado por la National Science Foundation bajo la intersección de los sistemas de alimentos, energía y agua, se centra en el crecimiento del tomate.

«Estamos tratando de hacer esto para los cultivos alimentarios comunes», dice O’Connor, «y el objetivo de esa subvención es analizar la producción de alimentos, el consumo de energía, el uso del agua y cómo esas cosas se cruzan y cómo se pueden mejorar para futuros fines agrícolas. Dado que estamos considerando específicamente la agricultura y la producción de alimentos, queremos ver los cultivos para obtener alimentos en lugar de [estudiar] las flores y los ornamentales, y dado que los tomates son un cultivo de invernadero muy común, fue una opción obvia para nosotros”.

Mientras que los tomates sirven como punto de partida, O’Connor dice que los investigadores también están analizando otros cultivos potenciales como la lechuga y los pepinos, y cultivos de alto valor como las hierbas.

Sin embargo, dado que el estudio aún se encuentra en el nivel de investigación, todavía se están resolviendo cosas como el precio y la facilidad de instalación. Pero O’Connor dice que los paneles utilizados para los modelos funcionan como aislantes porque reflejan la luz infrarroja, lo que puede ayudar a reducir el sobrecalentamiento del invernadero y atrapar el calor en el invierno, «lo que puede tener sentido financiero para los productores». En cuanto a la configuración, prevé que será manejable. “Lo imaginamos como una instalación realmente simple que no requeriría ningún tipo de nueva estructura de invernadero y ningún soporte adicional. En teoría, con suerte podría ser algo así como enchufar y usar. Y aunque no será tan simple, trataremos de acercarlo lo más posible a ese tipo de estrategia. «

En general, O’Connor y su equipo tienen como objetivo hacer una contribución importante a la ciencia y la producción de cultivos con su estudio. «Realmente esperamos que sea ampliamente adoptado y sea beneficioso para todos, no solo para los invernaderos, sino también para las células solares», dice. “Esperamos que haya una amplia adopción. En las células solares orgánicas, hay varias startups y hay algunos productos, pero están realmente limitados casi al punto de una demostración y cosas más pequeñas. No se venden ampliamente. Por lo tanto, esperamos que esto realmente mejore el mercado de las células solares orgánicas. Además, si podemos mejorar el equilibrio energético, tal vez podamos reducir la huella ambiental de los invernaderos, lo que se vuelve más viable económicamente y una forma más ecológica de hacer agricultura”.

Fuente:
Greenhouse Management