Светопреобразующее покрытие для теплиц может продлить сезон выращивания фруктов в менее солнечных странах

Исследователи из Великобритании разработали новое распыляемое покрытие для теплиц, которое оптимизирует длину волны света, падающего на растения, улучшая их рост и урожайность. Эта технология в будущем может помочь более устойчивым образом продлить сезоны выращивания в менее солнечных странах, таких как Великобритания. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials Technologies.

Поскольку вегетационный период в Великобритании относительно короток из-за климата и широты, страна зависит от европейского импорта большей части фруктов и овощей, выращенных в огромных теплицах с искусственным освещением, потребляющих огромное количество электроэнергии.

Ученые из Университетов Бата и Кембриджа совместно с коммерческим партнером Lambda Agri разработали распыляемое покрытие для теплиц, которое может помочь британским фермерам в будущем производить больше урожая, используя то же количество энергии или меньше.

Фотосинтез — процесс, используемый растениями для захвата солнечного света и преобразования его энергии для превращения углекислого газа и воды в сахара — наиболее эффективен при длине волны красного света. Зеленый свет наименее эффективен, поэтому растения его не поглощают и кажутся зелеными.

Солнечный свет представляет собой смесь всего цветового спектра, поэтому большая часть света, падающего на растения, не используется.

Новое покрытие наносится на существующее стекло теплицы, как лак. Этот слой поглощает синий свет от солнца и преобразует его в красный свет, увеличивая долю красного света, которую могут использовать растения, что повышает урожайность.

Более устойчивые технологии

Хотя другие исследователи ранее добивались увеличения роста с помощью аналогичных технологий, они используют редкоземельные материалы, такие как индий. Этот металл используется в экранах телефонов, но он очень дорогой и его трудно перерабатывать.

Коллаборация Бата и Кембриджа с Lambda Agri заменила индий на запатентованный материал с более низкой стоимостью и большей распространенностью.

Кроме того, они могут производить материалы с помощью химического проточного реактора, ускоряя процесс производства и делая его более легко масштабируемым.

Более сладкие фрукты

Профессор Петра Кэмерон из Института устойчивого развития и изменения климата (ISCC) Университета Бата сказала: "Принцип действия нашего покрытия похож на то, как ваш напиток джин-тоник светится в ночном клубе под УФ-светом — химическое вещество хинин в тонизирующей воде поглощает УФ и переизлучает его в виде видимого света.

Наше покрытие содержит молекулы, которые поглощают УФ-свет от солнца и преобразуют около 80–90% его в красный свет, делая фотосинтез более эффективным, а значит, мы можем выращивать больше при меньшем освещении.

В полевых испытаниях мы наблюдали увеличение урожайности на девять процентов при выращивании базилика в обработанных теплицах. Это означает, что наша технология в будущем может использоваться для продления вегетационных периодов для продукции и использования меньшего количества искусственного света для достижения тех же результатов, экономя деньги и сокращая связанные с этим выбросы углерода.

Помимо изменения длины волны света, попадающего в теплицу, покрытие также рассеивает свет, что также увеличивает урожайность. Есть даже некоторые свидетельства того, что оно улучшает вкус, повышая содержание сахара во фруктах."

Профессор Доминик Райт из Кембриджского университета, секция неорганической химии и материалов, сказал: "Это хороший пример применения фундаментальной молекулярной науки к важной реальной проблеме, особенно важной на фоне продовольственной безопасности и глобального потепления.

Существует реальная перспектива того, что это окажет значительное влияние на доступность и стоимость ягод и салатных овощей для потребителей в будущем, особенно в североевропейских странах, таких как Великобритания, где погодные условия далеки от идеальных."

Доктор Моника Сааведра из Lambda Agri сказала: "Lambda означает борьбу с продовольственной бедностью, устойчиво. И Кембриджский университет, где мы сейчас базируемся, и Университет Бата являются сильными партнерами и разделяют наше видение."

Команда подала патент на технологию и надеется сделать ее коммерчески доступной для производителей через несколько лет.