1. Controllo a livello quantistico-della fotosintesi: un processo sinergico che comprende ormoni rossi, blu e vegetali.
I cloroplasti sono le parti delle piante che assorbono e modificano determinate lunghezze d'onda della luce. Prove sperimentali indicano che l'efficacia di assorbimento della clorofilla a/b è massimizzata nelle bande di luce rossa da 660 nm e blu da 450 nm, mentre i carotenoidi migliorano l'assorbimento della luce blu-viola da 400-500 nm. Questa preferenza innata dello spettro conferisce alla tecnologia LED un intervallo di tempo molto specifico per l’intervento.
Regolazione dei pigmenti fotosensibili e criptocromici che lavorano insieme
Il fitocromo consente alle piante di vedere la luce rossa a 660 nm e la luce rossa lontana a 730 nm. Questo controlla quando i semi germinano, quando i fiori sbocciano e quando cambia il ritmo circadiano. Nelle giornate nuvolose e nevose, le serre della Mongolia Interna aggiungono luce per 4-6 ore al giorno. Ciò rompe la dormienza delle piante a giorno corto-estendendo l'irradiazione della luce rossa, che porta a un aumento del 25% nella produzione di cetrioli in controtendenza. Il criptocromo reagisce alla luce blu e ultravioletta, che modifica l'apertura e la chiusura degli stomi e l'orologio biologico. La base floreale dello Yunnan utilizza la regolazione della luce blu per rendere gli steli delle rose più spessi del 20% e arrestare l'allungamento dell'ipocotilo. Ciò fa sì che le verdure a foglia crescano in una forma compatta.
Ottimizzazione dinamica della formula spettrale
Le moderne luci per impianti a LED hanno superato i limiti di un singolo spettro. Ora possono regolare l'intero ciclo di vita delle piante con miscele intelligenti di luce rossa (660 nm), luce rossa lontana (730 nm), luce blu (450 nm) e UV-A (380–400 nm):
Il tempo necessario ai semi per germogliare: la luce rossa a 660 nm attiva i pigmenti fotosensibili, che accelerano la germinazione dei semi di lattuga del 30% rispetto alla luce naturale.
Periodo di crescita nutrizionale: un rapporto 1:3 tra luce blu da 450 nm e luce rossa da 660 nm rende gli steli di pomodoro più spessi del 45% e i livelli di clorofilla del 28% più alti.
La luce rossa lontana da 730 nm controlla gli ormoni della fioritura, il che fa fiorire i crisantemi 12 giorni prima e aumenta il numero di boccioli dei fiori del 37%.
Durante il periodo di raccolta e lavorazione, modificando il rapporto tra luce rossa e blu è possibile far sì che la lattuga a foglie rosse contenga 2,3 volte più antociani e il 41% in meno di nitrati.
Questa flessibilità nel modificare rapidamente le regole è molto importante negli stabilimenti produttivi. Una ricerca condotta dall'Università di Wageningen nei Paesi Bassi dimostra che un telaio di semina multi-strato con un sistema LED a spettro regolabile può produrre 350 volte di più per unità di superficie rispetto alle tipiche fattorie e utilizzare il 90% di acqua in meno.
2. La rivoluzione dell’efficienza energetica: un grande cambiamento dall’utilizzo di molta energia alla realizzazione di prodotti a basse emissioni di carbonio
Il vantaggio principale delle luci a LED per impianti è che utilizzano l’energia in un modo molto diverso dalle altre luci. La ricerca comparativa mostra che i sistemi LED hanno un'efficienza di conversione fotoelettrica del 40%, ovvero il 75% in più di efficienza energetica-rispetto alle luci al sodio ad alta-pressione. Inoltre durano più di 30.000 ore. Per una serra di 50 acri, il costo dell'attrezzatura è compreso tra 40.000 e 60.000 yuan e il rendimento dell'elettricità è superiore a 1:5.
Nuove tecnologie che aiutano con il controllo termico
Il 65% dell'energia emessa dalle lampade al sodio ad alta-pressione standard viene trasformato in calore, il che significa che necessitano di un sistema di raffreddamento aggiuntivo per mantenere stabile la temperatura ambiente. La lampada LED per piante ha un involucro in alluminio-per la dissipazione del calore e una struttura impermeabile IP65. La temperatura della lama aumenta solo di 2-3 gradi, quindi non c'è rischio di ustioni termiche. La fattoria verticale del deserto di Dubai ha una bassa produzione di calore, il che significa che lo spazio tra gli strati delle rastrelliere per piante multistrato è di soli 30 cm. La resa per unità di superficie è 350 volte quella dei normali terreni agricoli.
Il valore monetario della plasticità spettrale
Attraverso la tecnologia di rivestimento fluorescente, il LED a spettro completo imita l'intero spettro della luce solare. Ciò include la luce UV (280–400 nm) e la luce-infrarossa lontana (720–1000 nm), che possono controllare l'accumulo di metaboliti secondari delle piante come ginsenosidi e antociani. La serie Philips GreenPower modifica la quantità di luce rossa e blu per le piantine di pomodoro durante le diverse fasi di crescita. La resa del gruppo sperimentale è quasi doppia rispetto a quella del gruppo di controllo, e i livelli di vitamina C e licopene sono molto più alti.
3. Ristrutturazione dell'industria: passaggio dai laboratori ai mercati globali
I vantaggi tecnologici delle luci a LED per impianti stanno cambiando la struttura della catena industriale agricola. Il mercato delle lampade per la crescita delle piante in Cina è cresciuto del 19,09% rispetto all'anno precedente fino a 15,141 milioni di unità nel 2022. La dimensione del mercato era di oltre 1,6 miliardi di yuan. La tecnologia LED supera i limiti spaziali e consente sempre più applicazioni. Ad esempio, può essere utilizzato per l'illuminazione di serre, fabbriche di piante, piantagioni spaziali in habitat aerospaziali e fattorie con balconi per la coltivazione domestica.
La rivoluzione dell’efficienza delle fattorie verticali
AeroFarms negli Stati Uniti utilizza un sistema di oscuramento intelligente per modificare il rapporto spettrale in base allo stadio di crescita della pianta. Ad esempio, durante la fase di semina, la quantità di luce blu viene aumentata al 30% e durante la fase di fioritura, la quantità di luce rossa viene aumentata all'85%. Questo livello di controllo dimezza il ciclo di crescita della lattuga del 40%, utilizza il 90% di acqua in più e ottiene una resa cinque volte superiore per unità di superficie rispetto alla semina tradizionale.
Concorrenza nei mercati di esportazione basata sulla tecnologia
Aziende cinesi come Yaorong Technology si sono fatte un nome nel mercato mondiale grazie al basso costo della manodopera e alla capacità di svolgere ricerca e sviluppo professionali. I prodotti dell'azienda sono stati certificati dall'UE e dagli Stati Uniti e il 65% dei suoi ricavi complessivi proviene dalle esportazioni. In Nord America, l’85% dei coltivatori di marijuana legale sono passati ai sistemi LED. Ciò ha ridotto i costi energetici del 62% e aumentato i livelli di THC del 18%.
