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La fotosíntesis es la base material principal para el desarrollo y la producción de cultivos vegetales, así como para la formación de su rendimiento. Las hojas verdes convierten el dióxido de carbono absorbido del aire, así como el agua y los sales inorgánicas provenientes del suelo, en sustancias orgánicas a través de la fotosíntesis. Además, transforman la energía solar en energía química, que se almacena en dichas sustancias. La fotosíntesis permite la formación de sustancias orgánicas que representan entre el 90% y el 95% del peso total en estado seco de los cultivos vegetales. De estas sustancias, solo del 5% al 10% proviene del suelo y de los fertilizantes. En cuanto a los elementos que constituyen la mayor parte del peso en estado seco de los cultivos vegetales, el “carbono” y el “oxígeno” provienen principalmente del dióxido de carbono. Por lo tanto, se puede concluir que el dióxido de carbono es uno de los factores importantes para el crecimiento y desarrollo de los cultivos vegetales. La concentración de dióxido de carbono en el aire es de aproximadamente el 0,03% (es decir, 300 miligramos por kilogramo). Por lo general, esta concentración no varía mucho. Al salir el sol, la fotosíntesis hace que la concentración de dióxido de carbono en el invernadero disminuya rápidamente; al mediodía, esta concentración llega a los 85 miligramos por kilogramo, lo cual representa menos de un tercio de la concentración de dióxido de carbono en el aire fuera del invernadero. La concentración sigue disminuyendo por la tarde. Alrededor del mediodía, tanto la temperatura como la luz solar alcanzan su punto máximo; ese es el momento óptimo para la fotosíntesis. Sin embargo, en ese momento, la concentración de dióxido de carbono dentro del invernadero ya está muy baja. En otras estaciones del año, esto se puede solucionar mediante la ventilación. Pero en el frío invierno, la ventilación provoca una disminución de la temperatura dentro del invernadero, lo que a su vez afecta el crecimiento de los cultivos vegetales allí cultivados. En este caso, la única forma de solucionar la escasez de dióxido de carbono en los invernaderos con iluminación artificial es mediante el uso de fertilizantes a base de dióxido de carbono. Utilizar el gas metano generado por la combustión para suministrar dióxido de carbono a los invernaderos de hortalizas permite no solo suplir la cantidad necesaria de dióxido de carbono para el crecimiento de las plantas, sino también elevar la temperatura dentro del invernadero; es decir, se logran dos objetivos al mismo tiempo. Por lo general, la combustión de 1 metro cúbico de biogás genera 0,975 metros cúbicos de dióxido de carbono y libera 21520 kilojulios de energía. Es mejor aplicarlo de forma intermitente, cada 10 a 15 minutos, con un intervalo de 20 minutos entre aplicaciones. En invierno, generalmente comienza alrededor de las 9 de la mañana, cuando ya hay suficiente luz. Se deja de hacerlo 30 minutos antes de ventilar el espacio, o alrededor de las 4 de la tarde. Al mediodía, aunque la intensidad de la luz no disminuye, la acumulación de productos fotosintéticos en las hojas provoca una disminución en la intensidad de la fotosíntesis. En ese momento, se puede dejar de suministrar dióxido de carbono. Los datos de la investigación muestran que, tras el plantío, el aumento en la dosis de dióxido de carbono aplicado a los tomates y pimientos produce un efecto muy notable en el aumento de su rendimiento. Los tomates presentaron un aumento promedio del 21,5% en su producción en comparación con el grupo de control, mientras que los pimientos verdes tuvieron un aumento del 36%.