Växthusbelysning
​​​​​​​​​​​
​​Foto: Henrik Sandsjö

Växter styr produktion hos växthusodlare

​​Snart skulle växter kunna bestämma och kontrollera exakt hur mycket artificiellt ljus de får i växthus. Ny forskning från Chalmers har resulterat i ett unikt "biofeedback"-system mellan växter och ljuset som de får. Projektet är baserat på tolv års forskning och systemet planeras lanseras 2022.
Tekniken bygger på ett fenomen som kallas klorofyllfluorescens. Under fotosyntes avger klorofyllmolekyler i växter ljus. Detta ljus kan mätas och utvärderas för att förstå hur växter svarar på vissa miljöfaktorer. Analys av klorofyllfluorescens för att studera växternas status är inget nytt inom växtvetenskap. Det finns etablerade metoder och forskning på området har pågått länge. Men den stora utmaningen ligger i att utveckla metoder som kan användas i kommersiella växthus- och inomhusplantager.

Nu har forskare från Chalmers och Heliospectra utvecklat och börjat kommersialisera metoder för att läsa av dessa mätningar och tillämpa dem i stora kommersiella växthus och anläggningar för inomhusodling.

– Lösningen vi har på gång handlar om att kontrollera växthusbelysningen genom att använda LED-lampor istället för de traditionella lamporna. Traditionell växthusbelysning kan inte regleras, men med LED-lampor kan du styra hur mycket ljus växterna ska få. Det kan därför skräddarsys för att passa olika växters behov, säger Torsten Wik, biträdande professor vid Chalmers.

Men det som gör det nya systemet verkligen unikt är att forskarna har lyckats skapa en robust koppling mellan signalerna från växterna och lysdioderna själva. Detta innebär att växterna själva kan styra ljusstyrkan på det ljus de får, beroende på signalerna som de avger.

– När växterna reagerar på förändringar i sin omgivning avger klorofyllmolekylerna varierande ljus, vilket kan detekteras och tolkas av sensorer kopplade till LED-lamporna ovanför dem, som justerar deras ljusstyrka därefter. I själva verket talar växterna till lamporna och berättar för dem vilka justeringar de vill ha, förklarar Torsten Wik.

Om växter kunde prata ...
Metoden har många fördelar. Det skulle kunna göra det möjligt att styra produktionen, optimera odlingsmiljön och upptäcka kvalitetsstörningar i ett tidigt skede, vilket resulterar i en mycket mer effektiv och kontrollerbar produktion med minskat avfall och stora energibesparingar. Detta är viktigt, inte bara för producenternas ekonomi utan också globalt – växthuslampor står för en enorm energiförbrukning världen över. 

Enligt Jordbruksverket var elförbrukningen i svenska växthus 92 GWh 2017, och huvuddelen av det är belysning med natriumlampor. På Europanivå är förbrukningen betydligt större. Genom att kombinera Eurostat (2015) med andra källor kommer man fram till att det är 100-200 TWh som används för växthusbelysning, alltså ungefär lika mycket som Sveriges totala elförbrukning. LED-belysning är idag betydligt energisnålare än natriumlampor och kan reducera elförbrukningen med ungefär 50 procent.

– Överproduktion är ett vanligt problem för växthusodlare idag. För att garantera deras leveranser tvingas de odla mycket mer än nödvändigt för att kompensera för eventuellt avfall. För odlare kan den nya metoden möjliggöra mycket mer styrbar produktion som kan anpassas direkt till efterfrågan, förklarar Torsten Wik.

Som ett nästa steg, i ett nytt Vinnova-finansierat projekt, kommer styrning av växthusbelysning att genomföras och testas i laboratorier och 2022 av växthusodlare.

Kontaktinformation
Torsten Wik​, biträdande professor vid institutionen för elektroteknik och chef för enheten regelteknik, Chalmers
torsten.wik@chalmers.se


Sidansvarig Publicerad: to 17 jun 2021.