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Une récente étude montre que la laitue peut être cultivée dans des serres qui filtrent les longueurs d’onde de la lumière qui sont utilisées pour produire de l’énergie solaire, démontrant ainsi la faisabilité de l’utilisation de panneaux solaires transparents dans les serres pour produire de l’électricité.

Des panneaux solaires transparents

« Nous avons été un peu surpris – il n’y avait pas de réelle réduction de la croissance ou de la santé des plantes », explique Heike Sederoff, coauteur de cette étude et professeur de biologie végétale. « Cela signifie que l’idée d’intégrer des cellules solaires transparentes dans les serres peut fonctionner ».
Comme les plantes n’utilisent pas toutes les longueurs d’onde de la lumière pour la photosynthèse, les chercheurs ont exploré l’idée de créer des cellules solaires organiques semi-transparentes qui absorbent principalement les longueurs d’onde de la lumière dont les plantes ne dépendent pas, et d’intégrer ces cellules solaires dans les serres.
Des travaux antérieurs de l’État de Caroline du Nord ont porté sur la quantité d’énergie que des serres alimentées par des cellules solaires pourraient produire. Selon la conception de la serre et son emplacement, les cellules solaires pourraient rendre de nombreuses serres neutres sur le plan énergétique, et leur permettre de produire plus d’énergie qu’elles n’en consomment. Mais, jusqu’à maintenant, on ne savait pas comment ces panneaux solaires semi-transparents pouvaient affecter les cultures sous serre.

Un test pour vérifier la qualité de la laitue

Pour répondre à cette question, les chercheurs ont fait pousser de la laitue à feuilles rouges, dans des chambres de serre pendant 30 jours, de la graine à la pleine maturité. Les conditions de culture, de la température à l’eau en passant par les engrais et la concentration en CO2, étaient toutes constantes, à l’exception de la lumière.
Un groupe témoin de laitues a été exposé à l’ensemble du spectre de la lumière blanche. Le reste des laitues a été réparti en trois groupes expérimentaux. Chacun de ces groupes a été exposé à la lumière à travers différents types de filtres qui absorbaient des longueurs d’onde de la lumière équivalentes à ce que différents types de cellules solaires semi-transparentes absorberaient.
« La quantité totale de lumière incidente sur les filtres était la même, mais la composition de la couleur de cette lumière était différente pour chacun des groupes expérimentaux », explique Harald Ade, coauteur de cette étude et professeur émérite de physique à l’université d’État de Caroline du Nord.
« Plus précisément, nous avons manipulé le rapport entre la lumière bleue et la lumière rouge dans les trois filtres pour voir comment cela affectait la croissance des plantes », explique M. Sederoff.
Pour déterminer l’effet de la suppression des différentes longueurs d’onde de la lumière, les chercheurs ont évalué une série de caractéristiques des plantes. Par exemple, ils ont accordé une attention particulière aux caractéristiques visibles qui sont importantes pour les producteurs, les épiciers et les consommateurs, comme le nombre de feuilles, la taille des feuilles et le poids des laitues. Mais ils ont également évalué les marqueurs de la santé des plantes et de la qualité nutritionnelle, tels que la quantité de CO2 absorbée par les plantes et les niveaux de divers antioxydants.

Aucun effet négatif sur les légumes

« Non seulement nous n’avons trouvé aucune différence significative entre le groupe témoin et les groupes expérimentaux, mais nous n’avons pas non plus trouvé de différence significative entre les différents filtres », déclare Brendan O’Connor, coauteur de cette étude.
« Il existe également des travaux à venir qui examinent plus en détail la manière dont la récolte de différentes longueurs d’onde de lumière affecte les processus biologiques des laitues, des tomates et d’autres cultures », ajoute M. Sederoff.
« Ces travaux sont prometteurs pour l’avenir des serres solaires », ajoute M. Ade. « Amener les producteurs à utiliser cette technologie serait un argument difficile à défendre s’il y avait une perte de productivité. Mais maintenant, c’est un simple argument économique pour savoir si l’investissement dans une nouvelle technologie serait compensé par la production et les économies d’énergie. »

Les cultivateurs semblent très intéressés

« D’après le nombre de personnes qui m’ont contacté au sujet des serres à énergie solaire lorsque nous avons publié des travaux antérieurs dans ce domaine, il y a beaucoup d’intérêt de la part de nombreux cultivateurs », dit O’Connor. « Je pense que cet intérêt ne fera que croître. Nous avons vu suffisamment de prototypes de preuve de concept pour savoir que cette technologie est réalisable en principe, il ne nous reste plus qu’à voir une entreprise faire le saut et commencer à les produire à grande échelle. »
Cette recherche a été publiée dans Cell Reports Physical Science.
Source : North Carolina State University
Crédit photo sur Unsplash : Evie Fjord