AGI – Celle solari in perovskite sui tetti delle serre con il duplice scopo di produrre energia elettrica dal sole mentre, al di sotto, si coltiva: i risultati di questo innovativo esperimento, realizzato nell’ambito del progetto di ricerca ‘VertiGrow’ del Consiglio nazionale delle ricerche, sono riportati sulla rivista Nature Communications. La ricerca, guidata da Alessandra Alberti dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi del Consiglio nazionale delle ricerche di Catania (Cnr-Imm), è stata condotta in collaborazione con colleghi e colleghe dell’Istituto per la protezione sostenibile delle piante (Cnr-Ipsp) Consiglio nazionale delle ricerche di Torino e dell’Istituto di bioscienze e biorisorse (Cnr-Ibbr) Consiglio nazionale delle ricerche di Bari, dimostrando che queste celle possono coesistere con la crescita del radicchio, e aprendo nuove prospettive per un’agricoltura più sostenibile e integrata con l’energia solare.

Composizione e funzionamento

“Il lavoro – spiega Alberti (Cnr-Imm) – si è sviluppato partendo dall’idea che l’utilizzo di celle solari semi-trasparenti di perovskite, che possono essere usate per convertire la luce solare in elettricità, potrebbe rappresentare una soluzione per integrare agricoltura e produzione di energia. L’energia elettrica prodotta, infatti, è sufficiente al fabbisogno energetico delle serre legato alla climatizzazione, ai sistemi di illuminazione, irrigazione e monitoraggio delle piante”.

Prototipo e test

È stato, così, realizzato un prototipo su scala di laboratorio al fine di esaminare la crescita di piante di radicchio per 15 giorni sotto la luce filtrata da un tetto di pannelli in perovskite: le differenze nella crescita delle piantine sono state accompagnate da un’analisi dell’espressione genica, al fine di verificare la risposta della pianta alla luce solare filtrata dal pannello di perovskite. “I risultati – aggiunge Raffaella Balestrini, ricercatrice del Cnr-Ibbr – hanno dimostrato una migliorata germinabilità e foglie più grandi, rivelando solo piccole differenze nel profilo trascrittomico nelle due condizioni: questo suggerisce un adattamento delle piantine alla crescita sotto perovskite. Si è, infatti, osservata una diversa espressione di pochi geni correlati con gli stress ambientali, alla regolazione della crescita e alla percezione della luce nelle piantine cresciute sotto le celle solari di perovskite. Sono sicuramente necessarie ulteriori ricerche per meglio esplorare l’impatto sulla resa delle colture e sulla produzione agricola, ma i risultati ottenuti suggeriscono un potenziale per l’utilizzo di celle solari a perovskite nell’agricoltura verticale: in scala reale, infatti, serre fotovoltaiche a perovskite produrrebbero energia sufficiente a coprire il fabbisogno per riscaldamento, raffreddamento e illuminazione”.

Prospettive future

I positivi risultati della sperimentazione aprono scenari di applicazione potenzialmente molto vasti, spaziando dall’agrivoltaico all’agricoltura verticale (Vertical Farming), fino alla realizzazione di sistemi energetico-alimentari autosufficienti in contesti sia rurali che cittadini, in linea con la missione europea Climate-Neutral e Smart Cities. Lo studio è frutto del progetto del Cnr ‘VertiGrow’, che ha coinvolto diversi Istituti di ricerca dell’Ente in un dialogo interdisciplinare sui temi del fabbisogno energetico e del fabbisogno alimentare per un futuro prossimo sostenibile.