一,Regulación de la calidad de la luz: descubrir cómo las plantas "se comunican" entre sí a través de la fotosíntesis
Las plantas absorben la luz de forma muy selectiva y su sistema de pigmentos fotosintéticos funciona como un espectrómetro muy preciso. La clorofila a/b absorbe la luz a 660 nm del rojo y a 450 nm del azul, mientras que los carotenoides ayudan con la absorción a 480 nm del azul. La tecnología LED puede satisfacer con precisión las necesidades de las plantas gracias a su selectividad espectral natural.
1. Los efectos biológicos de los diferentes tipos de luz.
La investigación empírica de Mitsubishi Chemical en Japón demuestra que el empleo de una fuente de luz LED que comprende luz roja de 660 nm y luz azul de 450 nm puede mejorar la eficiencia fotosintética de la lechuga en un 37 % en comparación con las lámparas fluorescentes convencionales, al mismo tiempo que eleva el contenido de vitamina C en un 22 %. La investigación de la NASA sobre el cultivo de plantas en el espacio demostró que una determinada mezcla de luz roja y azul puede mejorar la densidad estomática de la caléndula en un 40%, lo que hace que la transpiración sea mucho más eficiente. Esta técnica para controlar la calidad de la luz ha llevado a la idea de una "fórmula de luz", que permite cambiar las combinaciones de espectros según el tipo de cultivo y su etapa de crecimiento. Por ejemplo, durante la etapa de crecimiento nutricional de los tomates, se utiliza un espectro con un 60% de luz azul para ayudar a que los tallos y las hojas crezcan. Durante la etapa de crecimiento reproductivo, se utiliza un espectro con un 70% de luz roja para ayudar a que las plantas florezcan y den frutos, lo que da como resultado un rendimiento de más de 40 kilogramos por planta cada año.
2. Una técnica para controlar la calidad de la luz dinámica.
El Internet de las cosas controla un sistema de iluminación dinámica en una granja vertical en Shenzhen que cambia el brillo de las luces basándose en datos meteorológicos-en tiempo real. En climas húmedos, el valor PPFD (densidad de flujo de fotones fotosintéticos) debería aumentar automáticamente para garantizar que los cultivos se desarrollen de manera constante. La Academia China de Ciencias Agrícolas ideó una técnica de "enanismo controlado por luz" que emplea luz azul pulsada para reducir la altura de las plantas de fresa en un 35% y aumentar la producción de frutos en un 25%. Esta es una forma ecológica de cultivar plantas en un edificio.
2,Revolución de la eficiencia energética: del residuo solar térmico al suministro exacto
Las lámparas de sodio de alta-presión solo convierten el 12% de la energía eléctrica en radiación fotosintéticamente activa, mientras que las lámparas de halogenuros metálicos generan una gran cantidad de radiación infrarroja-lejana, que quema las plantas. El desarrollo de la tecnología LED ha marcado una gran diferencia en cómo podemos utilizar la energía luminosa.
1. Un gran paso adelante en el funcionamiento de la conversión fotoeléctrica
La serie LED GreenPower de Philips Lighting ofrece una eficiencia de flujo de fotones de 2,8 μ mol/J, que es un 233 % mayor que la de las lámparas de sodio de alta-presión. El Instituto de Semiconductores de la Academia de Ciencias de China creó un chip LED de color rojo intenso que tiene una eficiencia cuántica externa de más del 85%. Esto reduce el coste de la energía para las industrias vegetales a 0,15 yuanes por kilogramo de producto. Esta revolución de la eficiencia energética ayuda directamente a que la fabricación de plantas sea más viable económicamente. Por ejemplo, una granja vertical en Shenzhen que utilizó un sistema LED de atenuación inteligente produjo 20 veces más cultivos por metro cuadrado que en campo abierto. También utilizó solo una-quinta parte del agua y la electricidad.
2. Sistema de control inteligente para el entorno de iluminación.
Las modernas fábricas de plantas LED utilizan redes de sensores para controlar aspectos como la intensidad de la luz, la distribución espectral y el contenido de CO₂ en tiempo real. Luego utilizan algoritmos de aprendizaje automático para cambiar su estrategia de iluminación sobre la marcha. Por ejemplo, si la temperatura de la hoja es demasiado alta, el sistema reducirá automáticamente la cantidad de luz roja y aumentará la cantidad de luz roja lejana. Esto abrirá los estomas y enfriará la planta aumentando la transpiración. Esta tecnología de control de circuito cerrado-mantiene estable el entorno de crecimiento de las plantas el 99,7 % del tiempo, lo que es tres veces mejor que los invernaderos típicos.
