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Un revolucionario plástico para aprovechar mejor la luz en los invernaderos

Un revolucionario plástico para aprovechar mejor la luz en los invernaderos
Ronggui Yang (r.) und Xiaobo Yin con el desarrollo de este film fabricado con el nuevo polímero.
Foto: Glenn Asakawa/University of Colorado

La Universidad de Colorado, USA, recibe fondos para desarrollar un material para invernadero capaz de dividir la luz para su mejor aprovechamiento

Ingenieros de la Universidad de Colorado, en Boulder, han recibido una subvención de $ 2.45 millones del Departamento de Agricultura de EE. UU. para desarrollar un material de invernadero escalable y rentable que divida la luz solar en luz fotosintéticamente eficiente y readapte la luz infrarroja ineficiente para ayudar en la purificación del agua.

El programa de investigación de cuatro años podría generar tecnología de nueva generación capaz de resolver los desafíos de seguridad alimentaria, energética e hídrica que plantea el crecimiento de la población mundial y el cambio climático.

El estudio, administrado por el USDA y el programa Innovaciones en el Nexo de Alimentos, Energía y Agua –INFEWS– de la Fundación Nacional de Ciencias -National Science Foundation’s Innovations at the Nexus of Food, Energy and Water Systems- program), será dirigido por investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica de CU Boulder en colaboración con el Departamento de Horticultura de la Universidad Estatal de Michigan.

“Estamos entusiasmados de trabajar en un proyecto que aborda uno de los desafíos globales más importantes con nuestros colegas multidisciplinarios en CU y MSU”, dijo Ronggui Yang, profesor de Ingeniería Mecánica que dirigirá el equipo.

Los invernaderos se han utilizado desde la década de 1960 y siguen siendo el estándar para la productividad efectiva de la planta en comparación con la agricultura de campo abierto. Pero las estructuras conllevan altos costos de energía, que requieren enormes cantidades de energía para calefacción, ventilación, iluminación eléctrica y agua para enfriamiento por evaporación. Para el año 2050, las capacidades actuales de los invernaderos probablemente no podrán mantenerse al día con el consumo humano en todo el mundo, por lo que un aumento en la productividad será un mandato urgente.

En condiciones normales, las plantas solo usan alrededor del 50 por ciento de la luz solar entrante para la fotosíntesis, mientras que la otra mitad no se utiliza.

La nueva tecnología CU Boulder tomará la forma de una película semitranslúcida que divide la luz entrante y convierte los rayos de longitudes de onda verdes menos deseadas en longitudes de onda rojas más deseables, aumentando así la cantidad de luz fotosintéticamente eficiente para la planta sin necesidad de consumo de electricidad “, dijo Xiaobo Yin, profesor asistente de Ingeniería Mecánica y Ciencia e Ingeniería de Materiales en CU Boulder.

El nuevo material consiste en un polímero plástico en el que se incrustan microesferas de dióxido de silicio. Foto: Glenn Asakawa / Universidad de Colorado

El material, fruto de una fina ingeniería, se puede aplicar directamente a la superficie de paneles de invernadero.
La tecnología también hace uso de la luz fotosintéticamente ineficaz redirigiéndola para ayudar en la purificación del agua impulsada por energía solar, una aplicación que los profesores de MSU James Klausner, Andre Benard y Erik Rungle trabajarán para desarrollarse aún más.

“Las longitudes de onda del infrarrojo cercano pueden ayudar a limpiar las aguas residuales salobres, lo que permite su recirculación en una interfaz avanzada de humidificación y deshumidificación y reducir aún más la huella energética del invernadero”, dijo Yang, miembro de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos.

La innovación podría ayudar a mejorar la competitividad agrícola de los EE. UU. y conducir a nuevas mejores prácticas para sistemas de invernadero en diferentes climas, especialmente en regiones áridas con disponibilidad limitada de agua dulce donde los cultivos no pueden cultivarse de manera rentable.

La tecnología amplía los esfuerzos exitosos anteriores de los investigadores para desarrollar un conjunto de materiales de ingeniería escalables que puedan enfriar estructuras y mejorar la eficiencia del panel solar, entre otras aplicaciones.

Los investigadores planean crear una instalación piloto de invernadero para probar las propiedades del material en el transcurso de múltiples ciclos de producción de tomate y, luego, ampliar la prueba a hortalizas de hoja como lechuga e hierbas.

Las fotos son de Glenn Asakawa / Universidad de Colorado

Fuente
Hortibiz, Light-splitting film to increase crop yields

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