อาจดูขัดกับสัญชาตญาณ แต่โครงสร้างที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องพืชผล เช่น ฟิล์มเรือนกระจก จำเป็นต้องมี "การปกป้องแสงแดด" ที่ซับซ้อนในตัวมันเอง นี่ไม่ใช่คติพื้นบ้านเกษตรกรรม แต่เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการทำเกษตรกรรมสมัยใหม่ การตรวจสอบครั้งนี้เผยให้เห็นว่ารังสีอัลตราไวโอเลตคุกคามการปกคลุมของเรือนกระจกอย่างไร และตรวจสอบหลักการทางวิทยาศาสตร์เบื้องหลังสารเพิ่มความคงตัวของแสง ซึ่งเทียบเท่ากับครีมกันแดดทางการเกษตร ซึ่งช่วยปกป้องการผลิตอาหารทั่วโลก
ในช่วงฤดูร้อนที่ร้อนอบอ้าว เมื่อมนุษย์ต้องล่าถอยไปอยู่ในพื้นที่ที่มีเครื่องปรับอากาศ พืชเรือนกระจกจะต้องทนต่อแสงแดดอย่างไม่หยุดยั้ง แม้ว่าสภาพแวดล้อมที่ได้รับการควบคุมเหล่านี้จะให้สภาพการเจริญเติบโตที่เหมาะสม แต่แสงแดดจ้า—โดยเฉพาะอย่างยิ่งรังสียูวี—ก่อให้เกิดภัยคุกคามเงียบๆ ต่อฟิล์มพลาสติกที่ปกป้องพวกมัน หากไม่มีการป้องกันที่เหมาะสม สิ่งปกคลุมที่สำคัญเหล่านี้จะเสื่อมโทรมอย่างรวดเร็ว เปราะและใช้งานไม่ได้ และอาจสร้างความเสียหายให้กับการดำเนินงานทางการเกษตรได้
เกษตรกรรมร่วมสมัยต้องอาศัยเทคโนโลยีเรือนกระจกมากขึ้น โครงสร้างเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "ตู้ฟักควบคุมอุณหภูมิ" ขนาดใหญ่ โดยรักษาอุณหภูมิ ความชื้น และระดับแสงที่เหมาะสม ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตผัก ผลไม้ และดอกไม้ได้ตลอดทั้งปี ในภูมิภาคที่มีสภาพการปลูกกลางแจ้งที่ท้าทาย โรงเรือนได้กลายเป็นสายใยทางการเกษตร
แม้ว่าเรือนกระจกแก้วแบบดั้งเดิมยังคงมีราคาสูง แต่การดำเนินงานสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้โครงสร้างฟิล์มโพลีเอทิลีน (PE) ทางเลือกที่ปรับเปลี่ยนได้และราคาไม่แพงเหล่านี้ทำให้สามารถปรับแต่งและปรับเปลี่ยนได้ตามต้องการ ข้อมูลอุตสาหกรรมเผยให้เห็นว่าการผลิตฟิล์มเรือนกระจกทั่วโลกสูงถึงประมาณ 900,000 ตันในปี 2552 ซึ่งเพียงพอที่จะครอบคลุมทั่วทั้งเกาะครีต แม้ว่าจะทนทานและมีน้ำหนักเบา แต่ฟิล์ม PE เหล่านี้ก็รักษาส้นเท้าของจุดอ่อนไว้ นั่นคือ การย่อยสลายด้วยแสง
ในขณะที่แสงแดดกระตุ้นการสังเคราะห์ด้วยแสง ส่วนประกอบอัลตราไวโอเลตของแสงแดดจะเริ่มต้นการสลายตัวของโมเลกุลในฟิล์มพลาสติก การสัมผัสรังสียูวีจะแยกโซ่โพลีเอทิลีนโพลีเมอร์ ทำให้เกิดสีเหลือง การเปราะ และความล้มเหลวของโครงสร้างในที่สุด ความร้อนเร่งการย่อยสลายนี้ โดยเฉพาะที่จุดสัมผัสของโครงโลหะซึ่งมีอุณหภูมิสูงขึ้น ยาฆ่าแมลงและปุ๋ยบางชนิดทำให้เกิดความเสียหายขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีที่เร่งการสลายตัวของฟิล์ม
เมื่อโฟตอน UV ทำปฏิกิริยากับโพลีเอทิลีน พวกมันจะสร้างอนุมูลอิสระ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งจะโจมตีสายโซ่โพลีเมอร์ กระบวนการออกซิเดชั่นนี้สร้างผลกระทบแบบโดมิโน: โซ่ที่ขาดแต่ละเส้นจะสร้างอนุมูลมากขึ้น และเร่งการสลายวัสดุแบบทวีคูณ หากปราศจากการแทรกแซง อายุการใช้งานของฟิล์มเรือนกระจกอาจลดลงจากหลายปีเป็นเดือนภายใต้แสงแดดจ้าที่รุนแรง
เพื่อต่อสู้กับการย่อยสลายด้วยแสง นักเคมีได้พัฒนาสารเพิ่มความคงตัวของแสง ซึ่งเป็นสารเติมแต่งพิเศษที่ช่วยปกป้องฟิล์มพลาสติก เช่นเดียวกับครีมกันแดดที่ปกป้องผิวหนังของมนุษย์ ผู้นำในอุตสาหกรรม BASF ทำการตลาดชุดผลิตภัณฑ์เพิ่มความคงตัว Tinuvin® ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยเฉพาะสำหรับฟิล์มทางการเกษตร สารประกอบเหล่านี้แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
UVA ทำหน้าที่เป็นสารกันแดดระดับโมเลกุล ดักจับรังสีที่เป็นอันตรายก่อนที่มันจะทำลายเมทริกซ์โพลีเมอร์ ตัวแปรทั่วไป ได้แก่:
สารประกอบ HALS มีความซับซ้อนมากกว่า UVA โดยทำหน้าที่สองอย่าง คือ ต่อต้านอนุมูลอิสระที่มีอยู่พร้อมทั้งป้องกันไม่ให้อนุมูลอิสระก่อตัวใหม่ โครงสร้างโมเลกุลที่สร้างใหม่ช่วยให้สามารถปกป้องได้อย่างต่อเนื่องตลอดอายุการใช้งานของฟิล์ม
สภาพเรือนกระจกมีความแตกต่างกันอย่างมากทั่วโลก โดยจำเป็นต้องมีสูตรสารเพิ่มความเสถียรที่ปรับแต่งได้:
การพัฒนา Tinuvin® XT 200 เป็นเวลาหกปีของ BASF เป็นตัวอย่างที่ดีของวิศวกรรมที่มีความแม่นยำนี้ การทดสอบภาคสนามทั่วประเทศสเปน จีน และเม็กซิโกยืนยันความสามารถในการรักษาความสมบูรณ์ของฟิล์มได้นานกว่า 24 เดือนภายใต้สภาวะการลงโทษ ขณะเดียวกันก็ต้านทานการย่อยสลายทางเคมีจากปัจจัยการผลิตทางการเกษตร
สารเพิ่มความคงตัวของแสงช่วยปกป้องส่วนประกอบทางการเกษตรต่างๆ:
สารเพิ่มความคงตัวของแสงโดยการยืดอายุฟิล์มเกษตรกรรม:
การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ที่จับต้องได้: ผู้ปลูกมะเขือเทศในสเปนที่ใช้ฟิล์มคงตัวรายงานว่าผลผลิตเพิ่มขึ้น 20% โดยใช้ยาฆ่าแมลงน้อยลง 15% ในขณะที่ผู้ผลิตสตรอเบอร์รี่ในจีนได้รับราคาพรีเมียมตามคุณภาพ 30%
สารเพิ่มความคงตัวยุคถัดไปมุ่งเน้นไปที่:
ในขณะที่การเกษตรเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความท้าทายด้านความยั่งยืน วัสดุขั้นสูงเหล่านี้จะมีบทบาทสำคัญในการรักษาแหล่งอาหารทั่วโลกในขณะที่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
