Wissenschaftler nutzen das Sonnenlicht, um Nahrungsmittel und saubere Energie anzubauen

SAN DIEGO – Wissenschaftler an der UC Davis arbeiten daran, das Licht der Sonne – und ihr optimales Lichtspektrum – zu perfektionieren, um mehr Nahrungsmittel mit weniger Wasser anzubauen und saubere Energie zu erzeugen.

Für Majdi Abou Najm ist die Messung der Kraft der Sonne eine Wissenschaft mit einer Prise Magie.

„Das ist im Grunde genommen gebogenes Licht, wie es von der ‚Avatar‘-Serie inspiriert wurde“, sagte er. „Hier sind im Grunde die Lichtbändiger am Werk.“

Abou Najm ist außerordentlicher Professor am Department of Land, Air and Water Resources der UC Davis. Er studiert Agri-PV und baut Pflanzen im Schatten von Sonnenkollektoren an, idealerweise mit weniger Wasser.

Abou Najm sagte, dass herkömmliche Solarmodule das gesamte Licht absorbieren, aber durch den Einsatz von Agrarvoltaik könnte eine neue Generation von Solarmodulen das blaue Licht für saubere Energie nutzen und das rote Licht dann an die Feldfrüchte weiterleiten.

„Wir versuchen im Grunde, die Sonneneinstrahlung zu optimieren, sodass wir darauf achten, wie viel die Pflanzen genau brauchen, und warum nicht den Rest ernten?“, sagte er. „Denn wenn wir es lassen, verbrauchen wir einfach mehr Wasser.“

Sein Team hat bisher herausgefunden, dass der rote Teil des Lichtspektrums für den Pflanzenanbau effizienter ist, während der blaue Teil des Spektrums besser für die Solarproduktion genutzt wird. Sie testeten Anbautechniken an Pflanzen wie Erdbeeren, Basilikum und Tomaten.

„Wir können die gleiche Tomate mit 15 bis 20 % weniger Wasser herstellen“, sagte Abou Najm.

Andre Daccache ist Assistenzprofessor am Department of Biological and Agricultural Engineering der UC Davis und einer der Partner des Projekts. Er nutzt Drohnen, um Bilder ihrer Pflanzen aufzunehmen, und nutzt Kameras und Sensoren, um das Pflanzenwachstum, die Feuchtigkeit im Boden und die Art des Lichts zu erfassen, das auf die Pflanzen trifft.

„Wir versuchen, die Entwicklung der Pflanze selbst abzubilden“, sagte Daccache. „Deshalb ist es ganz wichtig, einen Blick von oben zu werfen.“

Angesichts der Herausforderungen des Klimawandels, der Dürre und einer wachsenden Weltbevölkerung sind die Wissenschaftler davon überzeugt, dass die Entwicklung von Systemen, die ein Gleichgewicht zwischen nachhaltiger Landbewirtschaftung, Wassernutzung und Nahrungsmittelproduktion herstellen, von entscheidender Bedeutung für den Schutz der Menschheit und des Planeten sein wird.

"Wir arbeiten. „Es gibt Leute, die wirklich hart arbeiten, um verschiedene Lösungen zu erkunden“, sagte Daccache.

Abou Najm glaubt, dass sie durch die Nutzung der Sonne als Ressource mit Schatten arbeiten und Strom erzeugen können, während sie darunter Pflanzen anbauen.

„Wenn wir diese Hektar wieder in Produktion bringen und Tomaten mit weniger Wasser anbauen können, wird das wirklich eine Wende bedeuten“, sagte er. „Mit Licht zu arbeiten, Licht zu optimieren und sogar jedes einzelne Lichtspektrum zu optimieren, ist die Zukunft der Landwirtschaft. In diesem Fall ist die Technologie unser Retter.“

Abou Najm sagte, sobald sie ihre Methoden perfektionieren und sie an die großflächige Landwirtschaft anpassen, hoffen sie, eine erschwingliche Version zu schaffen, die Landwirten auf der ganzen Welt zugänglich ist und ihnen hilft, mehr Pflanzen zu produzieren und mehr Energie zu erzeugen. Sie hoffen, Agri-PV-Systeme in trockenen Agrarregionen wie Kalifornien effizienter zu machen.