Diodi emettitori di luce (LED) utilizzati nei dispositivi medici e per la coltivazione di piante, come le patate viste qui, sono utilizzati dalla NASA per coltivare piante nello spazio. L'agenzia spaziale statunitense prevede di coltivare cibo sulle future navicelle spaziali e su altri pianeti come integratore alimentare per gli astronauti. Credito:NASA
Se hai mai visto il film Il marziano , conosci le "piante nello spazio". Il protagonista del film, interpretato da Matt Damon, raccoglie con successo patate su Marte per nutrirsi quando è bloccato sul pianeta.
Inverosimile? Affatto.
Qui all'Università di Guelph nella nostra struttura di ricerca sui sistemi per l'ambiente controllato (CESRF), abbiamo studiato la produzione di piante in ambiente controllato e il modo migliore per ottenere il massimo dalle piante in termini di cibo, ossigeno, lavaggio con acqua dolce e anidride carbonica, in altre parole, supporto alla vita umana — per decenni. Dalla metà degli anni '90, siamo stati la sede del programma Space and Advanced Life Support Agriculture (SALSA).
Queste attività di ricerca costituiscono il contributo del Canada al campo di nicchia dell'esplorazione spaziale noto come "supporto vitale biologico" - o piante nello spazio.
Gli sviluppi della ricerca e della tecnologia in questo campo includono:
Tra gli strumenti più recenti nella ricerca della produzione ad alta densità di una serie di colture ci sono i diodi a emissione di luce (LED) come fonte di energia fotosintetica. Nella nostra struttura di ricerca, stiamo lavorando per perfezionare e perfezionare la tecnologia LED.
L'avvento di una sempre maggiore intensità ed efficienza dei LED ha ampliato il loro uso oltre le automobili e i lampioni. Ora consideriamo abitualmente i LED come supplementari, o anche unica fonte, illuminazione per piante.
I LED hanno un'esclusiva banda di luce a onde strette che rappresenta una piccola sottosezione dello spettro solare. Ci sono molti esempi di LED che riempiono virtualmente lo spettro della luce visibile e oltre, includendo bande ultraviolette e componenti dal rosso lontano all'infrarosso.
Sappiamo molto su come le piante rispondono a varie lunghezze d'onda, e certe combinazioni di lunghezze d'onda della luce, basato sulla ricerca con filtri e altre luci più convenzionali che includono sodio ad alta pressione, illuminazione a ioduri metallici e fluorescenti.
Migliorare con il sole
Però, I LED offrono l'opportunità di progettare uno spettro e valutare le risposte delle piante ad alcune combinazioni di colori molto insolite.
Risultati di piante di lattuga coltivate sotto i tre diversi spettri di luce che mostrano differenze nella biomassa accumulata e nell'espressione di antociani (pigmento) nelle foglie. Queste piante avevano anche un sapore diverso, indicando ulteriori risposte dei metaboliti secondari al colore della luce. Credito:Università di Guelph, CESRF
Tra la suite di variabili ambientali che ottimizzano la produzione dell'impianto, il più potente nel determinare come una pianta risponde al suo contesto è l'illuminazione.
Infatti, con i nuovi attributi delle luci a LED, possiamo apparentemente migliorare il sole nella produzione di vari prodotti vegetali.
Gli ultimi risultati della ricerca su varie qualità spettrali:colori, in altre parole:fornire dettagli su risposte specifiche in alcune piante in relazione alle dimensioni dell'impianto, forma ed efficienza fotosintetica. Possiamo persino modificare il contenuto dei composti metabolici che influenzano il colore, gusto e proprietà medicinali di una pianta.
Queste proprietà medicinali hanno attratto le comunità scientifiche e industriali nel settore in evoluzione dei fitofarmaci —medicinali dalle piante—.
Produzione a basso costo di riproducibili, composti medicinali di alta qualità è l'obiettivo principale del settore, e la gamma di prodotti sta crescendo rapidamente. Includono farmaci antitumorali, vaccini per una serie di agenti patogeni virali, anticorpi e, Certo, cannabis o marijuana. La cannabis ha uno status ritrovato a causa dei cambiamenti nelle leggi in Canada e altrove che regolano l'uso di questa pianta unica.
Ma queste tecnologie, in particolare le luci a LED nate nella comunità di ricerca sull'esplorazione spaziale del Canada, portano con sé la responsabilità di farlo bene e il pericolo di sbagliare è molto reale.
I primi tentativi nella comunità della cannabis ricreativa un certo numero di anni fa, quando i LED sono stati utilizzati come fonte di luce fotosintetica nel tentativo di ridurre il consumo di energia negli scantinati e negli armadi non hanno funzionato così bene.
Divenne ovvio per quei primi pionieri che coltivavano cannabis sotto i LED che qualcosa non andava. La vaga idea che alcune luci rosse e blu avrebbero funzionato fu rapidamente dissipata, ma lo stigma di quei primi fallimenti perseguita ancora oggi i fautori dei LED in quel settore.
'Ricette di raffinamento'
Abbiamo fatto molta strada da quei passi falsi e idee sbagliate su come utilizzare i LED, ma abbiamo più lavoro da fare.
I ricercatori del CESRF dell'Università di Guelph hanno lavorato con collaboratori dell'industria nel settore fito-farmaceutico (Plant Form Corporation), il settore della cannabis medica (ABcann Medicinals Inc.), il settore LED (Intravision Light Systems) e il settore dell'ambiente controllato (Conviron Ltd.) per affinare ricette di controllo ambientale per coltivare piante a scopo medicinale.
Stiamo anche lavorando per sviluppare le migliori pratiche di gestione per servire questi settori industriali e il pubblico canadese, mentre cerchiamo di ottenere il massimo dalle ultime tecnologie nella produzione di impianti ad ambiente controllato.
E visti i recenti commenti del presidente degli Stati Uniti Donald Trump sull'invio di astronauti americani sulla luna e su Marte, è molto probabile che prima o poi metteremo alla prova la nostra esperienza di "piante nello spazio".
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale. 
