Licht­on­der­zoek van nu bepaalt mee de land­bouw van de toe­komst (tot in de ruimte)

Ja, tuurlijk hebben planten licht nodig om te groeien, dat herinneren we ons nog van de les biologie. Maar licht beïnvloedt niet alleen de groei van planten, het doet nog veel meer. Professor Kathy Steppe van de faculteit Bio-ingenieurswetenschappen is enthousiast over de inzichten die haar plantenonderzoek oplevert. Mogelijkheden die reiken tot in de ruimte.

Kathy Steppe


Even het geheugen opfrissen, waarom is licht nu weer belangrijk om planten te doen groeien? Kathy Steppe: “Licht is belangrijk voor de fotosynthese, het proces waarbij planten suikers aanmaken waardoor ze kunnen groeien. De suikers worden gevormd uit CO2 dat de bladeren van de plant overdag opnemen. Maar de omzetting van CO2 naar suikers kan enkel gebeuren als de plant genoeg licht krijgt. Geen licht, geen fotosynthese en dus ook geen groeiende planten.” Of nog verder geredeneerd: geen licht, geen fotosynthese, geen zuurstof, geen mens.

De lichtintensiteit speelt een enorme rol bij de groei van planten en gewassen. Het verschil tussen het natuurlijk licht buiten en kunstlicht is enorm. “Op een zonnige dag is het licht buiten vijftig keer intenser dan binnen. Maar zelfs op een sombere herfstdag is het natuurlijk licht nog tien keer sterker.”

Lekkere tomaten, zelfs in de winter

Maar heel wat gewassen hebben veel licht nodig om te groeien, zoals degene die we telen in serres. “Wij gaan thuis onze planten niet meteen onder de lamp zetten om te groeien, maar dat doen telers wel. Zeker in de winter geven telers licht bij om de dag voor de plant te verlengen, alsof ze in een eeuwigdurende zomer opgroeien. Tomaten en sla hebben bijvoorbeeld heel wat licht nodig om goed te groeien.”

Aan de UGent onderzoeken we binnen de Agrotopia leerstoel* onder meer nieuwe ledtechnologie om te gebruiken bij hoogtechnologische, professionele en verticale stadstuinbouw. We onderzoeken er ook hoe we kunstlicht optimaal kunnen inzetten. Welke kleuren uit het spectrum hebben effect op de groei en de kwaliteit van de gewassen, en hoe kan je die kleuren het best mengen? Op die manier kunnen we ook in de winter lekkere tomaten uit Belgische serres eten. Of bijvoorbeeld de stevigheid of het vitaminegehalte van slabladeren sturen.”

Kleuren mixen om te groeien

Serres zie je ‘s avonds vaak in een paarse gloed baden. Die keuze voor rood en blauw kunstlicht is niet lukraak, legt Kathy uit.

“In het zonlicht komen alle kleuren uit het spectrum voor, met ledlampen kunnen we specifieke golflengtes kiezen. Traditioneel werd gekozen om rood en blauw licht te gebruiken en de sterkte te bepalen op maat van wat de plant op dat moment van de groei nodig heeft. Rood en blauw licht worden namelijk geabsorbeerd door het chlorofyl in de bladeren en stimuleren de fotosynthese, vandaar de keuze voor deze kleuren. Maar intacte bladeren absorberen nog veel meer kleuren, weten we. Het ideale lichtspectrum voor plantengroei vinden is een hot topic binnen het lichtonderzoek bij planten.”

Om die juiste kleurencombinaties te bepalen, testen Kathy en haar collega’s nieuw ontwikkelde ledlampen van RAYN. “Met die innovatieve lampen kunnen we tot twaalf golflengten in het spectrum selecteren om zo te ontdekken welke kleurenmixen tot optimale gewassen leiden: mix the right light. De antwoorden op deze vraag zijn van belang voor onze toekomstige landbouw: denk aan vertical farming/verticale tuinbouw, of zelfs tarwe en groenten telen op Mars. En ook om de energiefactuur voor de telers naar beneden te krijgen, natuurlijk (lacht).”

We kunnen vandaag al voedsel telen zonder natuurlijk licht, en de mogelijkheden om plantengroei en kwaliteit te sturen op basis van licht nemen almaar toe. “Niet alleen de mix van kleuren, maar ook de verhouding van kleuren heeft een impact op de groei en ontwikkeling van de plant. Er bestaat zoiets als ver rood licht: afhankelijk van hoe hoog je dat instelt ten opzichte van rood licht, kan je een plant ofwel heel sterk laten uitlopen (fileren) ofwel net heel gedrongen houden. Er is al veel mogelijk, maar we kunnen nog meer kennis vergaren.”

Brood bakken op Mars

Het mengen van licht is niet alleen erg belangrijk voor planten, maar ook voor de mensen die in de serres werken, merkt Kathy op. “Als je zelfs maar een minuut in zo’n typisch paarsverlichte serre doorbrengt, zie je alles groen als je buiten komt. De impact op mensen is dus groot.”

En dat is relevant om mee te nemen in het kader van een ander project waarmee Kathy en haar collega’s bezig zijn. “We willen met het SpaceBakery consortium, een project gesteund door Flanders’ Food, als eerste brood bakken op Mars. Dat betekent tarwe telen in gesloten omstandigheden, bijvoorbeeld in de raket op weg naar Mars of op Mars zelf. Met hoogtechnologische plantsensoren en een uniek virtueel 3D-plantmodel bepalen we de meest optimale en duurzame manier om tarwe te telen in een gesloten biosfeer.”

Met dit 3D-model kunnen Kathy en haar collega’s de interactie tussen plant en licht volledig in kaart brengen. “Zo dragen we ons steentje bij aan één van de grootste uitdagingen van onze huidige generatie: meer voedsel produceren op minder landoppervlakte en met minder grondstoffen. De juiste lichtmix is ook hier van extreem groot belang, want als je die tarwe moet telen in paars licht, ervaar je daar als mens stress door. De balans tussen mens en plant vinden is dus belangrijk in zulke extreme omstandigheden.”

Dat planten niet alleen last kunnen hebben van lichtstress, maar ook vandroogtestress legt Kathy Steppe in dit artikel uit.

Ook de medische wereld staat voor een revolutie dankzij licht.

* Agrotopia is de UGent leerstoel die recent een 12m hoge dakserre in Roeselare opende. De hoogste Europese vertical farm.