Timu ya watafiti katika Chuo Kikuu cha Jimbo la North Carolina, wakifanya kazi na kiini cha picha ya kikaboni (OPV) kampuni ya NextGen Nano, imeonyesha jinsi kuongeza seli za jua za jua za uwazi (OSCs) kwenye nyumba za kijani huwaruhusu wakulima kutoa umeme na wakati huo huo kulima lettuce, kupunguza mahitaji ya nishati ya chafu. Matokeo yataweka msingi wa uzalishaji wa umeme katika kilimo endelevu cha chafu.
Utafiti huo, uliochapishwa Ripoti za Kiini Sayansi ya Kimwili, iligundua kuwa lettuce nyekundu inaweza kupandwa katika nyumba za kijani zilizo na OSC ambazo huchuja urefu wa urefu wa nuru inayotumika kutengeneza nguvu ya jua. Hii inaonyesha uwezekano wa kutumia paneli za uwazi za jua kwenye nyumba za kijani kutimiza mahitaji yao ya umeme, wakati sio kupunguza mavuno ya mazao.
Kwa kipindi cha siku 30, vikundi vinne vya lettuzi vilikuzwa chini ya nyimbo tofauti za rangi nyepesi kwa kutumia vichungi vya OSC. Hii ni pamoja na kikundi cha kudhibiti kilicho wazi kwa wigo kamili wa taa nyeupe. Hakuna tofauti kubwa katika yaliyomo kwenye uzani safi au klorophyll kati ya kikundi cha kudhibiti na vikundi vya majaribio vilivyopatikana, ikidokeza kwamba kuondoa sehemu zinazochaguliwa za wigo mwepesi zinazohitajika kutoa umeme hakuathiri ukuaji wa zao hilo. Vipande vya urefu wa mavuno vinaweza kutumiwa kuwezesha taa inayotumia nguvu nyingi, usimamizi wa joto na mifumo ya umwagiliaji inayohitajika kwa kilimo cha chafu.
"Greenhouses hutumiwa kukuza mimea kwa sababu huongeza sana mavuno katika hali ya hewa isiyo ya asili, wakati inapunguza matumizi ya maji na matumizi ya dawa ikilinganishwa na kilimo cha kawaida," alielezea Daktari Carr Ho, mwanasayansi wa utafiti wa NextGen Nano. "Lakini glazing ya chafu ina insulation mbaya ya mafuta, kwa hivyo mifumo ya joto na uingizaji hewa inahitaji kuwekwa ili kusaidia kudumisha hali nzuri. Pamoja na taa za kuongezea, hii inasababisha unywaji mkubwa wa nishati.
"Kwa utafiti huu, wanasayansi katika NCSU wamegundua njia ya kilimo cha chafu bila mahitaji makubwa ya nishati kijadi yanayohusiana nayo," aliendelea Ho. "Kwa kutumia OSC zilizo na mipako sahihi ya macho na vipengee vya muundo, wakulima wanaweza kudhibiti usambazaji wa nuru, uzalishaji wa umeme na mizigo ya joto kwenye chafu kwa tija ya hali ya juu katika matumizi ya nishati ya chini.
Matumizi ya mipako ya DBR sio tu inatoa fursa ya kuongeza uzalishaji wa umeme lakini pia inaweza kutumika kupunguza joto kali katika chafu. Tunaonyesha kuwa kwa chafu huko Sacramento, California, idadi ya masaa ambayo chafu zaidi ya joto inaweza kupunguzwa kutoka 280 hadi 82 h wakati wa kutumia OSC zilizo na DBR iliyopangwa kuonyesha nuru ya NIR. Ingawa hii haina athari kubwa kwa mahitaji ya nishati, inatarajiwa kuboresha uzalishaji wa mazao.
Mwishowe, kutumia elektroni za OSC ambazo zinaweza pia kufanya kazi kama mipako ya chini-ε ilionyeshwa kupunguza sana mzigo wa joto wa chafu. Kuchanganya athari ndogo inayozingatiwa kwenye uzalishaji wa mimea, pamoja na uzalishaji wa umeme na usimamizi bora wa mafuta na matumizi ya ST-OSC, pendekeza kwamba kuunganisha OSC na nyumba za kijani ni mkakati wa kuahidi kufanikisha kilimo endelevu cha kiwango cha juu cha mazingira.
“Utafiti zaidi unahitajika kukuza OSC zenye uwezo wa kuongeza mazao katika uzalishaji. Lakini utafiti ulioungwa mkono na NextGen Nano hakika unaonyesha kuwa kujumuisha OSC katika kilimo cha chafu ni mkakati wa kuahidi kufanikisha kilimo endelevu, chenye nguvu kubwa ya chafu. "
Mbali na msaada wa jarida hili, NextGen Nano imetengeneza kifaa cha hati miliki cha OPV ambacho kinaweza kutumika katika kizazi kijacho cha nguvu ya jua. Teknolojia hii imetengenezwa kutoka kwa biopolymers inayobadilika-badilika, yenye nguvu, inayofaa Ulimwenguni kwa lengo la kuchukua nafasi ya seli za jadi zenye nguvu za jua zinazotengenezwa na metali nzito ya sumu, kama perovskites ya risasi.
Mahitaji ya taa kwenye chafu itategemea eneo la kijiografia na mazao. Wakati lettuce inaonyeshwa kukua vizuri chini ya ST-OSCs, inajulikana kuwa zao linalostahimili kivuli.7 Kwa mimea ambayo ina mahitaji makubwa ya taa, miundo mbadala ya vifaa vya ST-OSC na safu zinazotumika zinaweza kuhitajika. Eneo la chafu pia litaamuru mionzi ya jua ya kila siku inayoingia chafu pamoja na mahitaji ya kupokanzwa na baridi ya nafasi. Katika sehemu hii, tunazingatia muundo wa ST-OSC ambao unaathiri uzalishaji wa mazao, uzalishaji wa umeme, na mzigo wa mafuta wa kituo hicho.
Karatasi kamili ya utafiti inapatikana kwenye Ripoti za seli tovuti. Kwa habari zaidi juu ya maendeleo mengine ya bidhaa ya NextGen Nano, tembelea wavuti ya kampuni http://nextgen-nano.co.uk/.