Piante crescono bene in serra alimentata a celle solari?

Secondo un nuovo studio condotto da un team di ricercatori della North Carolina State University, USA le serre dotate di celle solari semitrasparenti possono generare elettricità senza influire sulla crescita e sulla salute delle piante poste al loro interno. In futuro sarà possibile costruire serre che non danneggiano la crescita delle colture e che producono più energia di quella che consumano.

I ricercatori hanno effettuato test su diversi gruppi di lattuga a foglia rossa (Lactuca sativa) coltivata sotto diversi tipi di vetro a diverse lunghezze d'onda della luce, mantenendo tutte le altre variabili uguali tra cui temperatura, concentrazione di CO2 e quantità di acqua e di fertilizzanti.

La lattuga, coltivata al di sotto delle celle solari semitrasparenti, non ha mostrato alcuna differenza significativa in nessuna misurazione chiave, compresi i livelli di antiossidanti, l'assorbimento di CO2, dimensioni e peso. Come bonus, anche i pannelli solari hanno contribuito a regolare la temperatura della serra.

Immagine 1 - Coltivazione di insalata in serra. Credits: Birgit Her, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.

«Siamo rimasti un po' sorpresi, non c'è stata una reale riduzione della crescita o della salute delle piante», scrive il dott. Heike Sederoff biologo vegetale presso la North Carolina State University, USA. «Ciò significa che l'idea di integrare delle celle solari trasparenti nelle serre può essere realizzata».

I pannelli solari che sono stati impiegati dai ricercatori sono costituiti da celle solari organiche semitrasparenti (semi-transparent organic solar cells, ST-OSC) piuttosto che da celle a base di silicio tradizionalmente utilizzate nei parchi fotovoltaici per la generazione di energia elettrica. Si spera che in futuro (non molto lontano) la stessa tecnologia possa essere utilizzata anche nelle finestre degli edifici.

Parte della promessa delle ST-OSC risiede nella loro flessibilità. Possono essere sintonizzate per assorbire diverse lunghezze d'onda della luce a seconda delle necessità, si tratta di lunghezze d'onda che non servono alle piante per effettuare la fotosintesi (clorofilliana).

Come è stato condotto l'esperimento

Mentre un gruppo di controllo della lattuga è stato esposto all'intero spettro della luce bianca, altri tre gruppi sono stati esposti a diversi filtri di luce, simulando vari tipi di assorbimento delle ST-OSC mentre veniva regolato il rapporto tra luce blu e luce rossa in ogni filtro.

«Non solo non abbiamo trovato alcuna differenza significativa tra il gruppo di controllo e i gruppi sperimentali, ma non abbiamo trovato alcuna differenza significativa tra i diversi filtri», scrive Brendan O'Connor ingegnere meccanico e aerospaziale presso la North Carolina State University.

L'utilizzo delle serre comporta diversi vantaggi e anche alcuni svantaggi come ad es. richiedere più energia rispetto ad altri tipi di agricoltura, non da ultimo l'energia per regolare la temperatura interna. Le celle solari trasparenti e semitrasparenti potrebbero essere d'aiuto in tal senso poichè si potrebbe arrivare a produrre più energia rispetto a quella effettivamente consumata.

Schema della serra alimentata a celle solari

Immagine 2 - Schema della serra utilizzata dai ricercatori per effettuare i test. Credits: Ravishankar et al., Cell Reports Physical Science, 2021.

Attualmente le ST-OSC non hanno ancora gli stessi tassi di conversione della luce solare in elettricità rispetto alle celle fotovoltaiche convenzionali, tuttavia stiamo assistendo ad un miglioramento costante della tecnologia. Se i tassi di conversione dovessero continuare a crescere le celle solari semitrasparenti potrebbero venire implementate in molti scenari diversi.

Oltre la lattuga

Il prossimo passo verso la realizzazione di serre alimentate a energia solare è quello di testare la tecnologia con piante e colture diverse dalla lattuga – i pomodori sembrerebbero essere i prossimi nella lista – questi primi risultati sono promettenti dal punto di vista della salute e della crescita delle piante.

«Da quando abbiamo pubblicato lavori precedenti sulle serre ad energia solare ci hanno contattato diverse persone per avere informazioni, c'è molto interesse da parte di molti coltivatori», scrive O'Connor.

«Penso che l'interesse è solo destinato a crescere. Abbiamo visto abbastanza prototipi per sapere che questa tecnologia è fattibile in linea di principio, abbiamo solo bisogno di vedere un'azienda che decida di fare il salto iniziando a produrre su larga scala».