Une nouvelle méthode de photosynthèse artificielle fait pousser des aliments sans soleil

Comment cultiver plus de nourriture en utilisant moins de ressources ? Les scientifiques se concentrent sur cette question depuis des décennies, voire des siècles, car une population mondiale en croissance constante nécessite de rechercher constamment de nouvelles façons de produire de la nourriture de manière durable et abordable.

Voici une question que la plupart d'entre nous n'ont jamais envisagée, car elle semble si insondable : et si les cultures pouvaient pousser sans soleil, pas ferme verticale-style, où la lumière LED remplace le soleil, mais dans l'obscurité totale ?

Un article publié la semaine dernière dans Nourriture nature détaille une méthode pour y parvenir.

Photosynthesis utilise une série de réactions chimiques pour convertir le dioxyde de carbone, l'eau et la lumière du soleil en glucose et en oxygène. L'étape dépendante de la lumière vient en premier et s'appuie sur la lumière du soleil pour transférer l'énergie aux plantes, qui la convertissent en énergie chimique. L'étape indépendante de la lumière (également appelée cycle de Calvin) suit, lorsque cette énergie chimique et le dioxyde de carbone sont utilisés pour former des molécules de glucides (comme le glucose).

Une équipe de recherche de l'UC Riverside et de l'Université du Delaware a trouvé un moyen de sauter entièrement le stade dépendant de la lumière, fournissant aux plantes l'énergie chimique dont elles ont besoin pour compléter le cycle de Calvin dans l'obscurité totale. Ils ont utilisé une électrolyse pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en acétate, une forme sel ou ester de acide acétique et un élément de base commun pour la biosynthèse (c'est aussi le composant principal du vinaigre). L'équipe a donné l'acétate aux plantes dans l'obscurité, découvrant qu'elles étaient capables de l'utiliser comme elles auraient utilisé l'énergie chimique qu'elles obtiendraient de la lumière du soleil.

Ils ont essayé leur méthode sur plusieurs variétés de plantes et ont mesuré les différences d'efficacité de croissance par rapport à la photosynthèse ordinaire. Les algues vertes ont poussé quatre fois plus efficacement, tandis que la levure a vu une amélioration de 18 fois.

Le problème avec la photosynthèse, bien qu'elle existe depuis le début de la vie sur Terre, est qu'elle ne peut convertir qu'environ XNUMX % de l'énergie qu'elle reçoit de la lumière du soleil en « nourriture » pour la plante. L'équipe a également réussi à donner de l'acétate aux plants de niébé, de tomates, de tabac, de riz, de canola et de pois verts.

"Généralement, ces organismes sont cultivés sur des sucres dérivés de plantes ou des intrants dérivés du pétrole, qui est un produit de la photosynthèse biologique qui a eu lieu il y a des millions d'années", a affirmé Valérie Plante. Elizabeth Hann, co-auteur principal de l'étude. "Cette technologie est une méthode plus efficace pour transformer l'énergie solaire en nourriture, par rapport à la production alimentaire qui repose sur la photosynthèse biologique."

Découpler la croissance des plantes de la lumière du soleil, aussi bizarre que cela puisse paraître, aurait d'énormes avantages potentiels pour la production alimentaire. Alors que le changement climatique rend les conditions météorologiques et donc les rendements des cultures de plus en plus imprévisibles, il devient plus attrayant et nécessaire de cultiver des aliments dans des environnements contrôlés, comme ceux de fermes verticales. Pouvoir faire pousser plus de cultures à l'intérieur amènerait également les produits à un tout nouveau niveau de "local", car les cultures qui utilisaient la photosynthèse artificielle pour remplacer la lumière du soleil pourraient théoriquement être cultivées à peu près n'importe où.

"En utilisant photosynthèse artificielle les approches pour produire de la nourriture pourraient être un changement de paradigme pour la façon dont nous nourrissons les gens », a affirmé Valérie Plante. l'auteur correspondant de l'étude, Robert Jinkerson, professeur adjoint de génie chimique et environnemental à UC Riverside. "En augmentant l'efficacité de la production alimentaire, moins de terres sont nécessaires, ce qui réduit l'impact de l'agriculture sur l'environnement."

Il y a quelques détails clés qui devraient être élaborés avant que cette méthodologie puisse être sérieusement envisagée pour la production alimentaire à grande échelle. Quelle quantité d'énergie, d'eau et d'autres ressources utiliserait-il par rapport à l'agriculture traditionnelle ou à d'autres techniques de croissance alimentaire améliorées par la technologie ? La texture, la saveur et le contenu nutritionnel des plantes nourries avec de l'acétate sont-elles identiques à celles cultivées au soleil ?

Bricoler avec la nature semble toujours être une entreprise trouble, mais à partir du Révolution verte à la l'avènement des OGM modernes, les humains le font depuis des siècles ; dans une certaine mesure, notre survie dépend de notre capacité à manipuler la nature. Nous voyons maintenant les retombées de cette manipulation, mais des techniques comme photosynthèse artificielle pourrait finir par faire partie de la boîte à outils dont nous aurons besoin pour réparer les dégâts que nous avons causés, tout en continuant à nourrir une population mondiale croissante.

Crédit image: Marcus Harland-Dunaway/UCR

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• Source : https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/