식량과 청정 에너지를 함께 재배하기 위한 빛 수확

사람들은 기후 변화, 가뭄, 80억 명에 달하는 세계 인구 증가 등의 문제를 해결하기 위해 같은 땅에서 식량과 청정 에너지를 모두 재배하려고 점점 더 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 노력에는 이상적으로는 물을 적게 사용하면서 태양광 패널 그늘 아래에서 작물을 재배하는 농업 발전이 포함됩니다.

이제 캘리포니아 대학교 데이비스(University of California, Davis)의 과학자들은 캘리포니아와 같은 건조한 농업 지역에서 농업 시스템을 보다 효율적으로 만들기 위해 태양과 최적의 광 스펙트럼을 더 잘 수확하는 방법을 조사하고 있습니다.

미국 지구물리학 연합 저널인 지구의 미래(Earth's Future)에 발표된 그들의 연구는 빛 스펙트럼의 빨간색 부분이 식물 재배에 더 효율적인 반면, 스펙트럼의 파란색 부분은 태양열 생산에 더 잘 사용된다는 사실을 발견했습니다.

이번 연구 결과는 농업 발전에 대한 전 세계적 관심을 유도하고 해당 시스템의 잠재적인 응용 분야를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"이 논문은 모든 종류의 기술 발전을 위한 문을 열었습니다."라고 교신 저자이자 토지, 공기 및 수자원학과의 부교수이자 UC Davis 환경 연구소의 동료인 Majdi Abou Najm이 말했습니다. 그는 풀브라이트 방문 학자로 UC Davis에 온 이탈리아 파도바 대학의 제1저자 Matteo Camporese와 함께 연구를 수행했습니다. "오늘날의 태양 전지판은 모든 빛을 흡수하고 이를 최대한 활용하려고 노력합니다. 하지만 차세대 광전지가 청정 에너지를 위한 청색광을 가져와 광합성에 가장 효율적인 작물에 적색광을 전달할 수 있다면 어떨까요? "

연구를 위해 과학자들은 다양한 빛 스펙트럼을 설명하기 위해 광합성 및 증산 모델을 개발했습니다. 이 모델은 통제된 실험실 조건에서 다양한 빛 스펙트럼에 대한 양상추, 바질, 딸기를 포함한 다양한 식물의 반응을 재현했습니다. 민감도 분석에 따르면 스펙트럼의 파란색 부분은 태양 에너지를 생산하는 데 가장 잘 필터링되고 빨간색 스펙트럼은 식량 재배에 최적화될 수 있습니다.

이 작업은 지난 여름 UC Davis 농업 연구 분야의 토마토 식물에 대해 UC Davis 생물 및 농업 공학과의 Andre Daccache 조교수와 협력하여 추가로 테스트되었습니다.

생존 가능한 토지가 줄어들고 있는 시대에 식물이 다양한 빛 스펙트럼에 어떻게 반응하는지 이해하는 것은 지속 가능한 토지 관리와 물 사용 및 식량 생산의 균형을 맞추는 시스템을 설계하기 위한 핵심 단계라고 연구는 지적했습니다.

Abou Najm은 "물을 조금 더 효율적으로 사용하고 계속해서 노력하는 것만으로는 30년 안에 20억 명 이상의 사람들에게 식량을 공급할 수 없습니다"라고 말했습니다. "우리에게는 증분적인 것이 아니라 변혁적인 것이 필요합니다. 태양을 자원으로 취급한다면 그늘에서 일하고 아래에서 작물을 생산하면서 전기를 생산할 수 있습니다. 킬로와트 시간은 수확할 수 있는 2차 작물이 됩니다."

이 연구는 미 국무부 풀브라이트 연구 장학금, UC 데이비스, 국립 식품 농업 연구소의 지원을 받았습니다.

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