Als je de film ooit hebt gezien De Marsbewoner , je bent bekend met 'planten in de ruimte'. De hoofdpersoon in de film, gespeeld door Matt Damon, oogst met succes aardappelen op Mars om zichzelf te voeden wanneer hij op de planeet is gestrand.

Vergezocht? Helemaal niet.

Hier aan de Universiteit van Guelph in onze Controlled Environment Systems Research Facility (CESRF), we hebben onderzoek gedaan naar de productie van planten in een gecontroleerde omgeving en hoe we het beste uit planten kunnen halen op het gebied van voedsel, zuurstof, zuivering van zoet water en kooldioxide — met andere woorden, ondersteuning van het menselijk leven — al tientallen jaren. Sinds het midden van de jaren negentig is we waren de thuisbasis van het Space and Advanced Life Support Agriculture (SALSA)-programma.

Deze onderzoeksactiviteiten vormen Canada's bijdrage aan het nichegebied van ruimteverkenning dat bekend staat als 'biologische levensondersteuning' - of planten in de ruimte.

Onderzoek en technologische ontwikkelingen op dit gebied zijn onder meer:

1. Biofiltratie van binnenlucht (met terrestrische toepassingen om "sick building syndrome" te verminderen);
2. Desinfectiemethoden die geen giftige resten achterlaten;
3. Ideale kandidaat-gewasselectie als voedselbron tijdens langdurige ruimteverkenningsmissies;
4. Verminderde drukstudies om lage-massa, opblaasbare "kassen" voor de maan en Mars;
5. Omgevingscontrole "recepten" voor licht, CO2, temperatuur, vochtigheid, voedingsstoffen en water en, natuurlijk, een groot aantal sensoren van deze omgevingsvariabelen om de plantengroei te vergemakkelijken.

Een van de meer recente instrumenten bij het nastreven van productie met hoge dichtheid van een reeks gewassen zijn light-emitting diodes (LED's) als een bron van fotosynthetische energie. In onze onderzoeksfaciliteit we werken aan het verfijnen en perfectioneren van LED-technologie.

De komst van steeds toenemende intensiteit en efficiëntie van LED's heeft hun gebruik uitgebreid tot buiten auto's en straatverlichting. We beschouwen LED's nu routinematig als aanvullende, of zelfs de enige bron, verlichting voor planten.

LED's hebben een unieke smalle golfband van licht die een klein deel van het zonnespectrum vertegenwoordigt. Er zijn veel voorbeelden van LED's die het spectrum van zichtbaar licht en daarbuiten virtueel vullen met ultraviolette banden en verrode tot infraroodcomponenten.

We weten nogal wat over hoe planten reageren op verschillende golflengten, en bepaalde combinaties van golflengten van licht, gebaseerd op onderzoek met filters en andere, meer conventionele lampen die hogedruknatrium bevatten, metaalhalogenide en tl-verlichting.

Verbetering van de zon

Echter, LED's bieden de mogelijkheid om een ​​spectrum te ontwerpen en de reacties van planten op een aantal zeer ongebruikelijke kleurencombinaties te beoordelen.

Onder de reeks omgevingsvariabelen die de productie van planten optimaliseren, de krachtigste manier om te bepalen hoe een plant op zijn context reageert, is verlichting.

Inderdaad, met de nieuwe attributen van LED-verlichting, we kunnen schijnbaar de zon verbeteren bij de productie van verschillende plantaardige grondstoffen.

De nieuwste onderzoeksresultaten over verschillende spectrale kwaliteiten:kleuren, met andere woorden:geef details over specifieke reacties in sommige planten die verband houden met de grootte van de plant, vorm en fotosynthetische efficiëntie. We kunnen zelfs het gehalte aan metabolische verbindingen die de kleur beïnvloeden, wijzigen, smaak en geneeskrachtige eigenschappen van een plant.

Die geneeskrachtige eigenschappen hebben de wetenschappelijke en industriële gemeenschappen aangetrokken in de zich ontwikkelende fytofarmaceutische sector — geneesmiddelen uit planten —.

Goedkope productie van reproduceerbare, hoogwaardige medicinale verbindingen is de belangrijkste focus van de sector, en het assortiment grondstoffen groeit snel. Ze omvatten geneesmiddelen tegen kanker, vaccins voor een reeks virale pathogenen, antilichamen en, natuurlijk, cannabis of marihuana. Cannabis heeft een nieuw gevonden status vanwege veranderingen in de wetten in Canada en elders die het gebruik van deze unieke plant regelen.

Maar deze technologieën, vooral LED-lampen geboren in Canada's onderzoeksgemeenschap voor ruimteverkenning, brengen de verantwoordelijkheid met zich mee om het goed te doen — en het gevaar om het verkeerd te doen is zeer reëel.

Vroege pogingen in de recreatieve cannabisgemeenschap een aantal jaren geleden, toen LED's werden ingezet als fotosynthetische lichtbron in pogingen om het energieverbruik in kelders en kasten te verminderen, werkten niet zo goed.

Het werd duidelijk voor die vroege pioniers die cannabis onder LED's kweekten dat er iets niet klopte. Het vage idee dat sommige rode en blauwe lichten het werk zouden doen, werd snel verdreven, maar het stigma van die vroege mislukkingen achtervolgt nog steeds de voorstanders van LED's in die sector.

'Recepten verfijnen'

We hebben een lange weg afgelegd sinds die misstappen en misvattingen over het gebruik van LED's, maar we hebben meer werk te doen.

Onderzoekers van de CESRF van de Universiteit van Guelph hebben samengewerkt met industriële medewerkers in de fytofarmaceutische sector (Plant Form Corporation), de medische cannabissector (ABcann Medicinals Inc.), de LED-sector (Intravision Light Systems) en de sector gecontroleerde omgeving (Conviron Ltd.) om recepten voor omgevingscontrole te verfijnen voor het kweken van planten voor medicinale doeleinden.

We werken ook aan de ontwikkeling van de beste managementpraktijken om deze industriesectoren en het Canadese publiek van dienst te zijn, terwijl we ernaar streven het beste te halen uit de nieuwste technologieën voor de productie van planten in gecontroleerde omgevingen.

En gezien de recente opmerkingen van de Amerikaanse president Donald Trump over het terugsturen van Amerikaanse astronauten naar de maan en Mars, de kans is groot dat we binnenkort onze expertise op het gebied van "planten in de ruimte" zullen testen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.