Tarımda Işık Mühendisliği: Yarı Saydam Güneş Panelleriyle Artan Domates Verimi

ABD Enerji Bakanlığına bağlı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nda yürütülen bir araştırma, belirli dalga boylarını filtreleyen yarı saydam güneş panelleri altında yetiştirilen domateslerin daha hızlı ve verimli büyüdüğünü ortaya koydu. Bu çalışma, hem bitki üretimini hem de enerji verimliliğini artıracak yeni nesil seralar ve agrivoltaik sistemler için umut vadediyor.

Deneyler sadece bilgi üretmekle kalmaz, bazen kelimenin tam anlamıyla meyve de verir. ABD Enerji Bakanlığı’nın Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL)’nde yapılan bir çalışma, bunu net biçimde ortaya koydu. NREL araştırmacıları, farklı ışık koşullarında yetiştirilen domateslerin büyümesini izleyerek, özel olarak filtrelenmiş ışığın bitki gelişimi üzerindeki olumlu etkilerini belgeledi.

Çalışma, "No Photon Left Behind" (Hiçbir Foton Ziyan Olmasın) adlı çok disiplinli bir proje kapsamında gerçekleştirildi. İki özel seraya yerleştirilen 12 domates bitkisinden altısı tam güneş ışığına maruz bırakılırken, diğer altısı morumsu bir filtreyle örtülmüş yarı saydam panellerin altında yetiştirildi. Bu paneller, domatesin en çok ihtiyaç duyduğu ışık spektrumunu geçirecek şekilde özel olarak tasarlanmıştı. Bu teknolojiye “BioMatch” adı veriliyor.

Projeyi yürüten NREL kimyacısı Bryon Larson, "Bitkilerin ışıkla temasında birçok fizyolojik yol aktive olur ve bu yollar verimliliği belirler. Biz burada sadece ihtiyaç duyulan spektrumu vererek hem bitkinin verimini artırıyor hem de geri kalan ışığı elektrik üretiminde kullanmayı hedefliyoruz," şeklinde açıklamada bulundu. Proje daha önce tek hücreli alglerle test edilmişti ve kısa sürede biyokütle üretiminde ciddi artış sağlanmıştı.

Larson ve bitki biyoloğu Lieve Laurens’in liderlik ettiği ekip, bu sistemi şimdi daha karmaşık olan domates bitkileri üzerinde denedi. Ve sonuçlar umut vericiydi: Tam güneş ışığına maruz kalan kontrol grubu bitkiler, %30 daha fazla ışık almasına rağmen, OPV (organik fotovoltaik) filtresi altında büyüyen bitkiler daha hızlı ve büyük gelişti. Ayrıca biyokütleye dönüşüm oranları da daha yüksekti.

Domatesler sadece gözle görülür biçimde daha büyük değildi; aynı zamanda tat testlerinden de başarıyla geçti. Proje sonunda yapılan kör tadım testlerinde, OPV filtreli serada yetişen domatesler ya birinci ya da ikinci sırada yer aldı. Mağazadan alınan referans domatesler ise en az beğenilenler oldu.

Araştırmada kullanılan OPV filtreleri şu anda elektrik üretmiyor; fakat gelecekte bu malzemelerin hem elektrik üretip hem de bitkilerin en çok ihtiyaç duyduğu ışığı geçiren yarı saydam güneş panelleri olarak kullanılması hedefleniyor. Böylece bir sera hem elektrik üretecek hem de verimli bitki yetiştirme koşulları sağlayacak.

Bu çalışma, tarım alanında hızla büyüyen "agrivoltaik" uygulamaları için de yeni bir kapı aralıyor. Tarım arazilerinde güneş panellerinin altına ürün ekmek, gölgede kalmanın verimi düşüreceği endişesiyle yaygın kullanılmıyordu. Ancak BioMatch yaklaşımı, bitki türüne özgü ışık filtrelemesi yaparak bu sorunu ortadan kaldırabilir.

Larson’un da dediği gibi: "Tam spektrum ışık bitkiye hem faydalı hem de zararlı fotonlar sunar. Bitki kendini zararlı ışığa karşı savunmak için enerji harcar. Ama sadece ihtiyaç duyduğu ışığı verir, kalanını elektrik üretiminde kullanırsanız, güneş enerjisini en verimli şekilde değerlendirmiş olursunuz."

Araştırma hala devam ediyor. Ancak ilk sonuçlar gösteriyor ki, akıllı filtrelerle yönetilen güneş ışığı, gelecekte sera tarımını ve enerji üretimini aynı anda optimize edebilir. Bu da iklim değişikliğiyle mücadelede, kaynakların daha verimli kullanımında ve sürdürülebilir tarımda önemli bir adım anlamına geliyor.

KAYNAK: phys.org