नई कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण विधि बिना धूप के भोजन उगाती है

हम कम संसाधनों का उपयोग करके अधिक भोजन कैसे उगा सकते हैं? सदियों से नहीं तो दशकों से वैज्ञानिक इस सवाल पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं, क्योंकि लगातार बढ़ती वैश्विक आबादी को स्थायी और किफायती तरीकों से भोजन का उत्पादन करने के लिए लगातार नए तरीकों की तलाश करनी पड़ रही है।

यहाँ एक प्रश्न है जिस पर हम में से अधिकांश ने कभी विचार नहीं किया है, क्योंकि यह इतना अथाह लगता है: क्या होगा यदि फसलें धूप के बिना उग सकती हैं—नहीं ऊर्ध्वाधर खेत-स्टाइल, जहां एलईडी लाइट सूरज की जगह लेती है, लेकिन कुल अंधेरे में?

पिछले हफ्ते प्रकाशित एक पेपर प्रकृति भोजन ऐसा करने के लिए एक विधि का विवरण दें।

प्रकाश संश्लेषण कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और सूरज की रोशनी को ग्लूकोज और ऑक्सीजन में बदलने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का उपयोग करता है। प्रकाश-निर्भर चरण पहले आता है, और पौधों को ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए सूर्य के प्रकाश पर निर्भर करता है, जो इसे रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। प्रकाश-स्वतंत्र चरण (जिसे केल्विन चक्र भी कहा जाता है) इस प्रकार है, जब इस रासायनिक ऊर्जा और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कार्बोहाइड्रेट अणु (जैसे ग्लूकोज) बनाने के लिए किया जाता है।

यूसी रिवरसाइड और यूनिवर्सिटी ऑफ डेलावेयर की एक शोध टीम ने पूरी तरह से प्रकाश-निर्भर चरण पर छलांग लगाने का एक तरीका खोजा, जिससे पौधों को रासायनिक ऊर्जा प्रदान की जा सके जिससे उन्हें कुल अंधेरे में केल्विन चक्र को पूरा करने की आवश्यकता हो। उन्होंने कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को में बदलने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस का इस्तेमाल किया एसीटेट, एक नमक या एस्टर रूप सिरका अम्ल और बायोसिंथेसिस के लिए एक सामान्य बिल्डिंग ब्लॉक (यह सिरका का मुख्य घटक भी है)। टीम ने अंधेरे में पौधों को एसिटेट खिलाया, यह पाया कि वे इसका उपयोग करने में सक्षम थे क्योंकि उन्होंने सूर्य के प्रकाश से प्राप्त होने वाली रासायनिक ऊर्जा का उपयोग किया होगा।

उन्होंने पौधों की कई किस्मों पर अपना तरीका आजमाया और नियमित प्रकाश संश्लेषण की तुलना में विकास दक्षता में अंतर को मापा। हरी शैवाल चार गुना अधिक कुशलता से बढ़ी, जबकि खमीर में 18 गुना सुधार हुआ।

प्रकाश संश्लेषण के साथ समस्या, हालांकि यह पृथ्वी पर जीवन की शुरुआत के बाद से आसपास रही है, यह सूर्य के प्रकाश से प्राप्त होने वाली ऊर्जा का केवल एक प्रतिशत ही पौधे के लिए "भोजन" में परिवर्तित करने में सक्षम है। टीम को लोबिया, टमाटर, तंबाकू, चावल, कैनोला और हरी मटर के पौधों को एसीटेट खिलाने में भी सफलता मिली।

"आमतौर पर, इन जीवों की खेती पौधों से प्राप्त शर्करा या पेट्रोलियम से प्राप्त इनपुट पर की जाती है - जो कि जैविक प्रकाश संश्लेषण का एक उत्पाद है जो लाखों साल पहले हुआ था," कहा अध्ययन के सह-प्रमुख लेखक एलिजाबेथ हैन। "जैविक प्रकाश संश्लेषण पर निर्भर खाद्य उत्पादन की तुलना में यह तकनीक सौर ऊर्जा को भोजन में बदलने का एक अधिक कुशल तरीका है।"

सूर्य के प्रकाश से पौधे की वृद्धि को कम करना, जैसा कि यह अजीब लगता है, खाद्य उत्पादन के लिए बड़े संभावित लाभ होंगे। जैसा कि जलवायु परिवर्तन मौसम बनाता है और इस प्रकार फसल की पैदावार तेजी से अप्रत्याशित होती है, यह अधिक आकर्षक और आवश्यक होता जा रहा है - नियंत्रित वातावरण में भोजन उगाना, जैसे कि ऊर्ध्वाधर खेतों. घर के अंदर अधिक फसलें उगाने में सक्षम होने से उपज को "स्थानीय" के एक नए स्तर पर लाया जाएगा, क्योंकि ऐसी फसलें जो सूर्य के प्रकाश को बदलने के लिए कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करती हैं, सैद्धांतिक रूप से कहीं भी उगाई जा सकती हैं।

"का उपयोग कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण हम लोगों को कैसे खिलाते हैं, इसके लिए भोजन का उत्पादन करने के लिए दृष्टिकोण एक आदर्श बदलाव हो सकता है।" कहा अध्ययन के संबंधित लेखक, रॉबर्ट जिनकर्सन, रासायनिक और पर्यावरण इंजीनियरिंग के यूसी रिवरसाइड सहायक प्रोफेसर। "खाद्य उत्पादन की दक्षता में वृद्धि करके, कम भूमि की आवश्यकता होती है, जिससे पर्यावरण पर कृषि का प्रभाव कम होता है।"

बड़े पैमाने पर खाद्य उत्पादन के लिए इस पद्धति पर गंभीरता से विचार करने से पहले कुछ प्रमुख विवरणों पर काम करने की आवश्यकता होगी। पारंपरिक खेती या अन्य प्रौद्योगिकी-संवर्धित खाद्य विकास तकनीकों के सापेक्ष यह कितनी ऊर्जा, पानी और अन्य संसाधनों का उपयोग करेगा? क्या एसीटेट के साथ खिलाए गए पौधों की बनावट, स्वाद और पोषण सामग्री सूर्य के प्रकाश में उगाए गए पौधों के समान है?

प्रकृति के साथ छेड़छाड़ हमेशा एक संदिग्ध उपक्रम की तरह लगता है, लेकिन हरित क्रांति को आधुनिक जीएमओ का आगमन, मनुष्य सदियों से ऐसा करते आ रहे हैं; कुछ हद तक हमारा अस्तित्व प्रकृति में हेरफेर करने की हमारी क्षमता पर निर्भर रहा है। हम अब उस हेरफेर से नतीजे देख रहे हैं, लेकिन तकनीकें जैसे कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण टूलबॉक्स का हिस्सा होने के कारण हमें अपने द्वारा किए गए नुकसान की मरम्मत करने की आवश्यकता होगी - बढ़ती वैश्विक आबादी को खिलाने के लिए जारी रखते हुए।

छवि क्रेडिट: मार्कस हारलैंड-ड्यूनावे/यूसीआर

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