Cientistas colocam brócolis sob painéis solares cor-de-rosa, e o resultado surpreende

Uma plantação de brócolis coberta por painéis solares de aparência rosa pode parecer uma instalação artística, mas o experimento tem um objetivo bastante prático: descobrir se uma mesma área de terra pode ser utilizada simultaneamente para produzir alimentos e gerar eletricidade.

Pesquisadores testaram painéis solares semitransparentes de cor magenta sobre cultivos de brócolis em uma fazenda na Suécia. Apesar de receberem menos luz solar direta, as plantas conseguiram chegar a um tamanho final semelhante ao dos brócolis cultivados normalmente a céu aberto.

Mais surpreendente foi a maneira como utilizaram a luz disponível. No sistema que mais bloqueava a radiação, a eficiência de uso da luz pelas plantas ficou 4,5 vezes maior que a observada no cultivo convencional.

Há, porém, uma troca importante: os brócolis cultivados sob os painéis levaram mais tempo para amadurecer. Os resultados foram publicados nesta sexta-feira (2), na revista científica Cell Reports Physical Science.

Painéis não foram escolhidos apenas pela aparência

A cor magenta dos painéis tem uma função. As plantas não aproveitam todos os comprimentos de onda da luz solar da mesma maneira. A fotossíntese utiliza principalmente determinadas regiões do espectro, com destaque para as faixas correspondentes ao azul e ao vermelho.

Os pesquisadores utilizaram painéis fotovoltaicos semitransparentes capazes de gerar eletricidade e, ao mesmo tempo, permitir que parte da luz atravesse a estrutura e alcance as plantas.

O sistema foi projetado de maneira a favorecer justamente as regiões azul e vermelha do espectro que são importantes para a fotossíntese. O resultado visual dessa seleção é a tonalidade magenta observada abaixo dos painéis.

A ideia faz parte de uma área conhecida como agrivoltaica, que tenta combinar a produção agrícola com a geração de energia solar no mesmo terreno.

Em uma instalação solar convencional, painéis ocupam uma área que poderia eventualmente ser usada para agricultura. Em um sistema agrivoltaico, pesquisadores tentam encontrar maneiras de fazer as duas atividades coexistirem.

Três plantações colocadas lado a lado

O experimento foi realizado na fazenda Kärrbo Prästgård, na Suécia, durante a temporada de cultivo de 2024. Os pesquisadores construíram dois sistemas experimentais de aproximadamente 20 metros por 20 metros, ambos cobertos por painéis solares semitransparentes de telureto de cádmio, mas com níveis diferentes de transparência.

Um conjunto permitia a passagem de aproximadamente 50% da luz, enquanto o outro tinha transparência próxima de 70%. Uma terceira área permaneceu completamente exposta ao Sol e serviu como controle para mostrar como os brócolis cresceriam nas condições tradicionais.

Ao longo do experimento, a equipe acompanhou diversos fatores. Entre eles estavam temperatura do ar, umidade relativa, umidade do solo, rendimento das plantas, composição nutricional e desempenho da fotossíntese.

Assim, não bastava descobrir se o brócolis sobreviveria debaixo de painéis solares. Os pesquisadores queriam saber como a mudança na quantidade e no espectro da luz afetaria o desenvolvimento da planta.

Brócolis aproveitou melhor a pouca luz disponível

Como esperado, os brócolis sob os painéis receberam menos radiação solar total do que aqueles cultivados ao ar livre. Mesmo assim, as plantas adaptaram seu funcionamento às novas condições.

No sistema com painéis de 50% de transparência, os pesquisadores calcularam que a eficiência no uso da radiação foi aproximadamente 4,5 vezes maior do que no cultivo completamente exposto ao Sol.

Sob os painéis com transparência de 70%, a eficiência ficou cerca de 2,8 vezes maior. Isso não significa que os painéis fizeram as plantas receberem quatro vezes mais energia.

O resultado representa algo diferente: diante de uma quantidade menor de luz disponível, os brócolis conseguiram converter uma parcela maior dessa radiação em crescimento da planta.

É uma diferença importante porque um dos principais desafios dos sistemas agrivoltaicos é justamente decidir quanta luz deve ser desviada para a geração de eletricidade e quanta deve permanecer disponível para o cultivo.

Se muita luz for bloqueada, a produção agrícola pode cair. Se quase toda a luz atravessar, por outro lado, sobra menos energia para os painéis converterem em eletricidade.

Houve um preço: os brócolis cresceram mais devagar

Os brócolis cultivados sob os painéis não ficaram permanentemente menores. Ao final do experimento, eles conseguiram atingir tamanho semelhante ao das plantas cultivadas no campo aberto.

Mas precisaram de aproximadamente 25 dias adicionais para amadurecer, segundo os pesquisadores. Esse atraso é uma das principais limitações que precisariam ser consideradas antes de aplicar a técnica comercialmente.

Para um agricultor, chegar ao mesmo rendimento algumas semanas depois pode alterar calendário de colheita, custos, exposição a condições climáticas e número de ciclos de cultivo possíveis ao longo do ano.

Por isso, os resultados não mostram simplesmente que cultivar sob painéis solares é “melhor”. Eles revelam uma possível troca entre velocidade de crescimento, produção agrícola e geração de eletricidade.

Dois tipos de painel tiveram resultados agrícolas surpreendentemente parecidos

Um dos pontos que mais chamou a atenção dos pesquisadores foi a pequena diferença entre os brócolis cultivados sob os dois sistemas. Um deixava passar aproximadamente metade da luz e o outro cerca de 70%.

Mesmo assim, o resultado final das plantas foi relativamente semelhante. Para Silvia Ma Lu, da Mälardalen University e uma das autoras do trabalho, essa semelhança foi uma das descobertas mais interessantes do estudo.

Isso pode ser importante para o desenho de futuros sistemas agrivoltaicos. Se um painel consegue capturar mais energia solar sem provocar uma redução proporcional na produção agrícola, pode existir espaço para ajustar a estrutura de maneira a obter um equilíbrio melhor entre eletricidade e alimento.

Os próprios autores, porém, destacam que os resultados correspondem às condições específicas do experimento e precisam ser testados em outras temporadas de cultivo e diferentes configurações.

Usar o mesmo terreno duas vezes

A principal motivação por trás da agrivoltaica está na disputa pelo uso da terra. Grandes instalações solares precisam de espaço. Agricultura também.

Em algumas regiões, a expansão da geração de energia renovável pode competir com áreas destinadas à produção de alimentos.

Colocar painéis acima das plantações oferece uma alternativa: em vez de escolher entre produzir eletricidade ou alimentos, tentar fazer as duas coisas na mesma área.

Há ainda situações em que a sombra parcial dos painéis pode ajudar determinadas culturas, principalmente em regiões quentes ou com forte exposição solar.

Mas não existe uma solução única. Uma planta que tolera bem sombra parcial pode responder de forma completamente diferente de uma espécie que depende de grande quantidade de luz direta.

O clima também interfere no resultado, por isso o brócolis foi escolhido, porque se adapta bem às condições existentes no local do experimento na Suécia.

O rosa pode ser parte da solução

O experimento acrescenta uma variável interessante a esse problema. Em vez de considerar apenas quanto de luz atravessa os painéis, é possível controlar também qual parte do espectro luminoso chega às plantas.

Os painéis podem absorver determinadas faixas para produzir eletricidade enquanto deixam passar outras que são particularmente úteis para a fotossíntese.

É isso que faz os painéis magenta serem mais do que uma escolha estética. Eles funcionam como uma espécie de filtro entre o Sol e a plantação.

A estratégia pode permitir que futuros sistemas fotovoltaicos sejam projetados levando em conta não apenas a eficiência elétrica do painel, mas também as necessidades específicas da cultura instalada abaixo dele.

Ainda seria necessário estudar como diferentes vegetais respondem ao sistema, além de avaliar fatores econômicos como custo dos painéis, produtividade agrícola, eletricidade produzida e tempo adicional necessário para a colheita.

Por enquanto, o trabalho mostra algo menos definitivo, mas importante: reduzir a quantidade de luz que chega a uma plantação não significa necessariamente reduzir o tamanho final da colheita na mesma proporção.

No caso dos brócolis suecos, eles cresceram mais lentamente, mas aprenderam — fisiologicamente — a aproveitar muito melhor a luz que conseguiram receber.