Uus kunstliku fotosünteesi meetod kasvatab toitu ilma päikesepaisteta

Kuidas saaksime vähemate ressurssidega rohkem toitu kasvatada? Teadlased on sellele küsimusele keskendunud aastakümneid, kui mitte sajandeid, kuna üha kasvav ülemaailmne elanikkond nõuab pidevalt uute viiside otsimist toidu jätkusuutlikuks ja taskukohaseks tootmiseks.

Siin on küsimus, mida enamik meist pole kunagi mõelnud, sest see tundub nii arusaamatu: mis siis, kui põllukultuurid saaksid kasvada ilma päikesevalguseta? vertikaalne talu-stiilis, kus LED valgus asendab päikest, aga täielikus pimeduses?

Eelmisel nädalal avaldatud artikkel Loodustoit kirjeldab meetodit just selle tegemiseks.

Fotosüntees kasutab mitmeid keemilisi reaktsioone süsinikdioksiidi, vee ja päikesevalguse muundamiseks glükoosiks ja hapnikuks. Valgusest sõltuv etapp on esikohal ja tugineb päikesevalgusele, et edastada energiat taimedele, mis muudavad selle keemiliseks energiaks. Järgneb valgusest sõltumatu etapp (nimetatakse ka Calvini tsükliks), kui seda keemilist energiat ja süsinikdioksiidi kasutatakse süsivesikute molekulide (nagu glükoos) moodustamiseks.

UC Riverside'i ja Delaware'i ülikooli uurimisrühm leidis võimaluse valgusest sõltuvast etapist täielikult üle hüpata, pakkudes taimedele keemilist energiat, mida nad vajavad täielikus pimeduses Calvini tsükli lõpetamiseks. Nad kasutasid süsinikdioksiidi ja vee muundamiseks elektrolüüsi atsetaat, soola või estri vorm äädikhape ja tavaline biosünteesi ehitusplokk (see on ka äädika põhikomponent). Meeskond andis atsetaadi taimedele pimedas, leides, et nad saavad seda kasutada nii, nagu nad oleksid kasutanud päikesevalgusest saadud keemilist energiat.

Nad proovisid oma meetodit mitme taimesordi peal ja mõõtsid erinevusi kasvuefektiivsuses võrreldes tavalise fotosünteesiga. Rohevetikad kasvasid neli korda tõhusamalt, samal ajal kui pärm kasvas 18 korda.

Fotosünteesi probleem, kuigi see on olnud Maa elu algusest peale, on see, et see suudab muuta ainult umbes ühe protsendi päikesevalgusest saadavast energiast taime toiduks. Samuti õnnestus meeskonnal atsetaadi söötmisel lehmaherne-, tomati-, tubaka-, riisi-, rapsi- ja roheliste hernetaimedele.

"Tavaliselt kasvatatakse neid organisme taimedest saadud suhkrutel või naftast saadud sisenditel - mis on miljoneid aastaid tagasi toimunud bioloogilise fotosünteesi produkt." ütles Elizabeth Hann, uuringu kaasautor. "See tehnoloogia on tõhusam meetod päikeseenergia toiduks muutmiseks võrreldes toidutootmisega, mis põhineb bioloogilisel fotosünteesil."

Taimede kasvu lahtiühendamine päikesevalgusest, nii veider kui see ka ei kõla, tooks toidutootmisele tohutult kasu. Kuna kliimamuutused muudavad ilmastiku ja seega ka saagikuse üha ettearvamatumaks, muutub toidu kasvatamine kontrollitud keskkondades, nagu näiteks vertikaalsed talud. Võimalus kasvatada rohkem põllukultuure siseruumides tõstaks toodangu ka täiesti uuele „kohalikule” tasemele, kuna kultuure, mis kasutasid päikesevalguse asendamiseks kunstlikku fotosünteesi, saaks teoreetiliselt kasvatada peaaegu kõikjal.

„Kasutades kunstlik fotosüntees Toidu tootmise lähenemisviisid võivad olla paradigma muutus selles, kuidas me inimesi toidame. ütles uuringu vastav autor Robert Jinkerson, UC Riverside'i keemia- ja keskkonnatehnika dotsent. "Toidu tootmise tõhususe suurendamisega on vaja vähem maad, mis vähendab põllumajanduse mõju keskkonnale."

On mõned olulised üksikasjad, mis tuleks välja töötada enne, kui seda metoodikat hakatakse tõsiselt kaaluma toiduainete suuremahulise tootmise jaoks. Kui palju energiat, vett ja muid ressursse see kuluks võrreldes traditsioonilise põllumajanduse või muude tehnoloogiaga täiustatud toidukasvatusmeetoditega? Kas atsetaadiga toidetud taimede tekstuur, maitse ja toiteväärtus on identsed päikesevalguses kasvatatavate taimede omaga?

Loodusega nokitsemine tundub alati hägune ettevõtmine, kuid alates Roheline revolutsioon Euroopa tänapäevaste GMOde tulekuga, inimesed on seda teinud sajandeid; teatud määral on meie ellujäämine sõltunud meie võimest loodusega manipuleerida. Me näeme praegu selle manipuleerimise tagajärgi, kuid sellised tehnikad nagu kunstlik fotosüntees võib lõpuks olla osa tööriistakastist, mida peame tekitatud kahju heastamiseks, jätkates samal ajal kasvava maailma elanikkonna toitmist.

Image Credit: Marcus Harland-Dunaway/UCR

• Münditark. Euroopa parim Bitcoini ja krüptobörs.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. TASUTA PÄÄS.
• CryptoHawk. Altcoini radar. Tasuta prooviversioon.
• Allikas: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/