Ny kunstig fotosyntesemetode dyrker mad uden solskin

Hvordan kan vi dyrke mere mad med færre ressourcer? Forskere har været fokuseret på dette spørgsmål i årtier, hvis ikke århundreder, da en stadigt voksende global befolkning nødvendiggør konstant at søge nye måder at producere fødevarer på bæredygtige og overkommelige måder.

Her er et spørgsmål, de fleste af os aldrig har overvejet, fordi det virker så uudgrundeligt: ​​hvad nu hvis afgrøder kunne vokse uden sollys - ikke lodret gård-stil, hvor LED-lys erstatter solen, men i totalt mørke?

Et blad udgivet i sidste uge i Natur mad beskriver en metode til at gøre netop det.

Fotosyntese bruger en række kemiske reaktioner til at omdanne kuldioxid, vand og sollys til glukose og ilt. Den lysafhængige fase kommer først, og er afhængig af sollys til at overføre energi til planter, som omdanner det til kemisk energi. Det lysuafhængige stadie (også kaldet Calvin Cycle) følger, når denne kemiske energi og kuldioxid bruges til at danne kulhydratmolekyler (som glucose).

Et forskerhold fra UC Riverside og University of Delaware fandt en måde at springe helt over det lysafhængige stadie og give planterne den kemiske energi, de har brug for for at fuldføre Calvin-cyklussen i totalt mørke. De brugte en elektrolyse til at omdanne kuldioxid og vand til acetat, en salt- eller esterform af eddikesyre og en fælles byggesten til biosyntese (det er også hovedbestanddelen af ​​eddike). Holdet fodrede acetatet til planter i mørket og fandt ud af, at de var i stand til at bruge det, da de ville have brugt den kemiske energi, de ville få fra sollys.

De prøvede deres metode på flere sorter af planter og målte forskellene i væksteffektivitet sammenlignet med almindelig fotosyntese. Grønne alger voksede fire gange mere effektivt, mens gær oplevede en 18-fold forbedring.

Problemet med fotosyntese, selvom det har eksisteret siden begyndelsen af ​​livet på Jorden, er, at den kun er i stand til at omdanne omkring én procent af den energi, den får fra sollys, til "føde" til planten. Holdet havde også succes med at fodre acetat til cowpea-, tomat-, tobaks-, ris-, raps- og grønne ærteplanter.

"Typisk dyrkes disse organismer på sukker, der stammer fra planter eller råolie, som er et produkt af biologisk fotosyntese, der fandt sted for millioner af år siden." sagde Elizabeth Hann, co-lead forfatter af undersøgelsen. "Denne teknologi er en mere effektiv metode til at omdanne solenergi til mad sammenlignet med fødevareproduktion, der er afhængig af biologisk fotosyntese."

Afkobling af plantevækst fra sollys, hvor bizart det end lyder, ville have enorme potentielle fordele for fødevareproduktionen. Efterhånden som klimaændringer gør vejret og dermed afgrødeudbyttet mere og mere uforudsigeligt, bliver det mere tiltalende – og nødvendigt – at dyrke mad i kontrollerede miljøer, som f.eks. lodrette gårde. At kunne dyrke flere afgrøder indendørs ville også bringe produkter til et helt nyt niveau af "lokalt", da afgrøder, der brugte kunstig fotosyntese til at erstatte sollys, teoretisk set kunne dyrkes stort set hvor som helst.

"Ved brug af kunstig fotosyntese tilgange til at producere mad kunne være et paradigmeskifte for, hvordan vi fodrer mennesker." sagde undersøgelsens tilsvarende forfatter, Robert Jinkerson, en UC Riverside assisterende professor i kemi- og miljøteknik. "Ved at øge effektiviteten af ​​fødevareproduktionen er der behov for mindre jord, hvilket mindsker den indvirkning, landbruget har på miljøet."

Der er nogle nøgledetaljer, der skal udarbejdes, før denne metode seriøst kan overvejes til fødevareproduktion i stor skala. Hvor meget energi, vand og andre ressourcer ville det bruge i forhold til traditionelt landbrug eller andre teknologiforbedrede fødevarevækstteknikker? Er tekstur, smag og næringsindhold i planter fodret med acetat identisk med dem, der dyrkes i sollys?

At tude med naturen virker altid som et grumset foretagende, men fra den Grøn revolution til fremkomsten af ​​moderne GMO'er, mennesker har gjort det i århundreder; til en vis grad har vores overlevelse været afhængig af vores evne til at manipulere naturen. Vi ser nedfaldet fra den manipulation nu, men teknikker som f.eks kunstig fotosyntese kunne ende med at blive en del af den værktøjskasse, vi skal bruge for at reparere den skade, vi har lavet – mens vi fortsætter med at brødføde en voksende global befolkning.

Billede Credit: Marcus Harland-Dunaway/UCR

• Coinsmart. Europas bedste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. FRI ADGANG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis prøveversion.
• Kilde: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/