Nanofotonik untuk Optimasi Fotosintesis Pertanian Rumah Kaca

Ilustrasi pertanian rumah kaca (Gambar oleh asweetnsimplelife dari Pixabay)

Pertanian rumah kaca berperan penting dalam meningkatkan produksi panen dengan menciptakan lingkungan yang terkontrol. Akan tetapi, rumah kaca konvensional memiliki keterbatasan dalam pemanfaatan cahaya yang efisien. Sebagian besar spektrum cahaya matahari, terutama cahaya hijau dan inframerah, tidak dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk fotosintesis. Hal ini membatasi perkembangan tanaman, yang lebih efektif menyerap cahaya biru dan merah, menyebabkan pertumbuhan yang kurang optimal dan rendahnya hasil panen.

Peran Nanofotonik dalam Optimalisasi Rumah Kaca

Nanofotonik menawarkan solusi yang menjanjikan untuk mengatasi masalah ini dengan memanipulasi cahaya pada skala nano. Teknologi ini dapat mengubah spektrum cahaya, sehingga cenderung berada pada panjang gelombang yang mendukung fotosintesis.

Pemanfaatan nanomaterial, seperti kristal fotonik dan nanopartikel plasmonik, membantu meningkatkan efektivitas cahaya yang masuk ke rumah kaca. Nanofotonik juga memungkinkan penyaringan gelombang cahaya yang tidak digunakan. Akibatnya, laju pertumbuhan dan hasil panen dapat ditingkatkan, sekaligus meminimalkan penggunaan sumber daya di dalam rumah kaca.

Cara Kerja Teknologi Nanofotonik

Nanofotonik bekerja melalui berbagai mekanisme yang mengoptimalkan sifat cahaya bagi tanaman. Down-conversion berperan dalam mengubah cahaya ultraviolet (UV) menjadi cahaya tampak dengan energi lebih rendah dan ideal untuk fotosintesis. Sebaliknya, up-conversion mengubah cahaya near-infrared (NIR) menjadi cahaya tampak. Selain itu, permukaan yang dimodifikasi dapat mengurangi pantulan dan meningkatkan penangkapan cahaya, sehingga lebih banyak cahaya yang diserap oleh tanaman.

Kristal fotonik bekerja dengan menyaring atau meningkatkan panjang gelombang tertentu melalui polanya yang khusus. Sementara itu, nanopartikel plasmonik berinteraksi dengan cahaya untuk meningkatkan penyerapan dan hamburan panjang gelombang. Ketika digabungkan, kedua nanopartikel ini dapat menyaring panjang gelombang secara selektif, mengoptimalkan cahaya yang mencapai tanaman.

Secara keseluruhan, teknologi nanofotonik memberikan solusi yang menjanjikan untuk mengoptimalkan proses pertanian rumah kaca, mendukung produksi yang lebih efisien, dan berkelanjutan. Inovasi ini sejalan dengan tujuan SDG 12 mengenai konsumsi dan produksi yang bertanggung jawab, serta SDG 9 yang mendorong inovasi dalam industri pertanian dan pangan.

Referensi

Paskhin, M. O., Yanykin, D. V., Popov, A. V., Pobedonostsev, R. V., Kazantseva, D. V., Dorokhov, A. S., Izmailov, A. Y., Vyatchinov, A. A., Orlovskaya, E. O., Shaidulin, A. T., Orlovskii, Y. V., Vodeneev, V. A., & Gudkov, S. V. (2023). Two Types of Europium-Based Photoconversion Covers for Greenhouse Farming with Different Effects on Plants. Horticulturae, 9(7), 846.

Prasad, N. D. A. (2023). Nanophotonic for efficient light harvesting in greenhouse agriculture. Knowledgeable Research a Multidisciplinary Journal, 1(11), 55–61.