1. Contrôle quantique-au niveau de la photosynthèse : les actions combinées des récepteurs rouges, bleus et lumineux
Les chloroplastes sont les parties des plantes qui effectuent la photosynthèse. Ils absorbent et modifient certaines ondes lumineuses. Des études indiquent que l'efficacité d'absorption de la chlorophylle a/b est maximisée dans les spectres de lumière rouge de 660 nm et de 450 nm de lumière bleue, tandis que les caroténoïdes améliorent l'absorption de la lumière bleu-violet de 400-500 nm. Cette préférence innée de spectre confère à la technologie LED un délai d’intervention très précis.
La principale façon dont les lampes LED pour plantes fonctionnent est de travailler ensemble pour contrôler les pigments photosensibles et le cryptochrome. Le phytochrome contrôle le moment où les graines germent, le moment où les fleurs s'épanouissent et le changement de l'horloge biologique en détectant la lumière rouge à 660 nm et la lumière rouge lointaine à 730 nm. Par exemple, les serres de Mongolie intérieure fournissent aux plantes de jours courts 4 à 6 heures de lumière supplémentaire chaque jour (200 μ mol/m ² · s) les jours couverts et enneigés. Cela brise leur dormance en prolongeant l'irradiation par la lumière rouge, ce qui entraîne une augmentation de 25 % de la production de concombres, à contre-courant de la tendance. Le cryptochrome réagit à la lumière bleue et ultraviolette, ce qui modifie l'ouverture et la fermeture des stomates et l'horloge biologique. La base de fleurs du Yunnan utilise la régulation de la lumière bleue pour rendre les tiges de roses 20 % plus épaisses et arrêter l'allongement de l'hypocotyle, ce qui rend les cultures feuillues (comme les feuilles de laitue) 15 % plus épaisses et donne aux plantes une forme compacte.
L'avancée technologique de la formule de lumière dynamique améliore cette capacité de régulation. Shouguang, Shandong, utilise des lumières LED avec 80 % de lumière rouge pour cultiver des tomates. Cela augmente le taux de photosynthèse de 50 % et le rendement de 14 % à 30 %. Mais la recette colorante de Xinnuofei pour la laitue à feuilles rouges a augmenté la teneur en anthocyanes de la laitue à feuilles rouges de 2,3 fois, a réduit la teneur en nitrate de 41 % et a ajouté 6 jours à la durée de conservation en modifiant le rapport spectral avant la récolte. Ce passage de « l'approvisionnement énergétique » à la « programmation morphologique » montre que la technologie LED a atteint le stade d'une régulation précise au niveau moléculaire.
2. La révolution de l’efficacité énergétique : passer d’une consommation élevée d’énergie à une production limitée de carbone
Le principal avantage des lampes LED pour plantes est qu’elles utilisent l’énergie d’une manière très perturbatrice. Des données comparatives montrent que les systèmes LED ont un rendement de conversion photoélectrique de 40 %. Cela signifie qu'elles consomment 75 % d'énergie en moins que les lampes au sodium à haute pression-et durent plus de 30 000 heures. Pour une serre de 50 acres, le coût de l'équipement se situe entre 40 000 et 60 000 yuans, et le taux de retour d'électricité est supérieur à 1:5. Ce bond en matière d’efficacité énergétique est directement responsable de l’évolution de l’industrie. D’ici 2031, le marché mondial de l’éclairage LED pour plantes est estimé à plus de 4,99 milliards de dollars, avec un taux de croissance annuel composé de 21 % en Chine.
La clé pour rendre l’utilisation de l’énergie plus efficace réside dans la percée technologique en matière de gestion thermique. Lorsque vous utilisez des lampes au sodium à haute pression-typiques, 65 % de l'énergie qu'elles dégagent est transformée en chaleur. Cela signifie que vous avez besoin d’un système de refroidissement séparé pour maintenir la température dans la pièce. La lampe LED pour plante est dotée d'un boîtier en aluminium-dissipateur de chaleur et d'une construction étanche IP65. La température de la lame n'augmente que de 2 à 3 degrés, il n'y a donc aucun risque de brûlure thermique. Cette fonctionnalité à faible production de chaleur dans la ferme verticale du désert de Dubaï réduit l'espace entre les couches de supports de plantation multi-à 30 cm. Le rendement par unité de surface est 350 fois supérieur à celui des terres agricoles ordinaires.
L'importance économique de la flexibilité spectrale est encore soulignée. Les LED à spectre complet utilisent une technologie de revêtement fluorescent pour imiter le spectre complet du soleil. Cela inclut la lumière UV (280 à 400 nm) et l'infrarouge lointain (720 à 1 000 nm), qui peuvent contrôler l'accumulation de métabolites secondaires des plantes comme les ginsénosides et les anthocyanes. La série Philips GreenPower définit des quantités variées de lumière rouge et bleue pour les plants de tomates à différents stades de croissance. Le rendement du groupe expérimental est presque deux fois supérieur à celui du groupe témoin, et les niveaux de lycopène et de vitamine C sont beaucoup plus élevés.
3. Restructuration industrielle : passer des laboratoires aux marchés mondiaux
Les lampes LED pour plantes modifient la chaîne industrielle agricole en raison de leurs avantages technologiques. Le marché des lampes pour la croissance des plantes en Chine valait plus de 1,6 milliard de yuans en 2022 et le nombre d'unités vendues s'élevait à 15,141 millions, soit une augmentation de 19,09 % par rapport à l'année précédente. La technologie LED brise les restrictions spatiales et permet de plus en plus d'applications. Par exemple, il peut être utilisé pour éclairer des serres, des usines de plantes et même des écosystèmes spatiaux à planter dans l’espace. Il peut également être utilisé pour créer des fermes de balcon pour le jardinage domestique.
Les fermes verticales sont un bon exemple de la révolution de l’efficacité. AeroFarms aux États-Unis utilise un système de gradation intelligent qui modifie le rapport spectral en fonction du stade de croissance des plantes. Par exemple, pendant la phase de semis, la quantité de lumière bleue est portée à 30 % et pendant la phase de floraison, la quantité de lumière rouge est portée à 85 %. Cette gestion précise réduit de moitié le cycle de croissance de la laitue de 40 %, utilise 90 % d'eau en plus et obtient un rendement par unité de surface cinq fois supérieur à celui d'une plantation standard.
La rivalité sur les marchés d’exportation de technologies est tout aussi rude. Les entreprises chinoises comme Yaorong Technology se sont fait un nom sur le marché mondial grâce à leurs faibles coûts de main-d’œuvre et leur capacité à mener des recherches et développements professionnels. Les produits de la société ont reçu les certifications EU CE et US UL. Les exportations représentent 65 % des revenus globaux de l'entreprise. En Amérique du Nord, 85 % des producteurs légaux de marijuana sont passés aux systèmes LED, ce qui réduit les coûts énergétiques de 62 % et augmente les niveaux de THC de 18 %.
