Un equipo interdisciplinario de los departamentos de Ingeniería y Agricultura de la Universidad de Hokkaido y el Instituto para el Diseño y Descubrimiento de Reacciones Químicas (WPI-ICReDD) ha desarrollado un recubrimiento de película delgada a base de Europio (Eu) que demostraron que acelera el crecimiento de plantas y árboles. Esta tecnología puede mejorar la velocidad de producción de las plantas y tiene el potencial de ayudar a abordar los problemas mundiales de suministro de alimentos.
Las plantas convierten la luz visible en energía química a través de la fotosíntesis. Además de la luz visible, la luz solar también contiene luz ultravioleta (UV). Los investigadores de este estudio tenían como objetivo proveer a las plantas con luz visible adicional para su uso en la fotosíntesis mediante el empleo de un material de conversión de longitud de onda (WCM), que puede convertir la luz ultravioleta en luz roja.
Los investigadores desarrollaron un WCM basado en un complejo de Europio (Eu) e hicieron un revestimiento de película delgada que se puede aplicar a láminas de plástico disponibles en el mercado. No sólo demostraron que la película convierte la luz ultravioleta en luz roja, sino también que la película no bloquea ninguna luz de la región benéfica visible del espectro solar. Después, la fue probada comparando el crecimiento de las plantas utilizando láminas con y sin el revestimiento de WCM. Se realizaron ensayos tanto en Acelgas (una hortaliza), como en árboles conocidos como Alerces Japoneses.
En condiciones de verano, cuando los días son largos y la radiación solar es intensa, no se observaron diferencias significativas para las Acelgas al usar las películas WCM. Sin embargo, en invierno, cuando los días son más cortos y la luz del sol es más débil, las plantas de Acelga cultivadas usando películas WCM alcanzaron una altura 1.2 veces mayor y una biomasa 1.4 veces mayor después de 63 días. Los investigadores atribuyeron este crecimiento acelerado al mayor suministro de luz roja proporcionada por las películas WCM.
Los ensayos con Alerces Japoneses también mostraron un crecimiento acelerado. Las plántulas mostraron una tasa de crecimiento relativa más alta en los primeros 4 meses de crecimiento, lo que dio como resultado un diámetro de tallo 1.2 veces mayor y una biomasa total 1.4 veces mayor, en comparación con los árboles que crecieron sin el recubrimiento WCM. Esto permitió que las plántulas alcanzaran el tamaño estándar para ser plantadas en los bosques de Hokkaido en un año. El uso de películas WCM podría acortar el período de crecimiento de las plántulas de dos a un año, lo que resulta en una producción de plantas más rentable.
Esta tecnología también tiene el potencial de ayudar con los problemas de seguridad alimentaria en climas más fríos y es benéfica porque no requiere electricidad para funcionar. Los investigadores consideran que la personalización de la tecnología es especialmente prometedora.
«Al usar una capa de material que cambia la longitud de onda, pudimos crear con éxito una película transparente y demostrar su capacidad para acelerar el crecimiento de las plantas», dijo Sunao Shoji, autor principal del estudio publicado en Scientific Reports.
«Al diseñar apropiadamente el ion emisor de luz, podemos controlar libremente el color de la luz emitida para que sea de otros colores como el verde o el amarillo, por lo que esperamos poder crear películas de conversión de longitud de onda que estén optimizadas para diferentes tipos de plantas. Esto abre una gran vía de desarrollo para la ingeniería agrícola y forestal de próxima generación».
Más información: Plant growth acceleration using a transparent Eu3+-painted UV-to-red conversion film, Scientific Reports (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-21427-6
Referencias:
Hokkaido University. (26 de Octubre de 2022). UV-to-red light converting films accelerate plant growth, could help improve global food supply issues. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-10-uv-to-red-growth-global-food-issues.html
Quimcasa de México 