Az új mesterséges fotoszintézis módszer napfény nélkül termeszti az ételt

Hogyan termelhetünk több élelmiszert kevesebb erőforrás felhasználásával? A tudósok évtizedek, ha nem évszázadok óta foglalkoznak ezzel a kérdéssel, mivel az egyre növekvő globális népesség folyamatosan új módszereket tesz szükségessé a fenntartható és megfizethető élelmiszerek előállítására.

Ez egy olyan kérdés, amelyen a legtöbben soha nem gondolkodtunk, mert annyira kifürkészhetetlennek tűnik: mi lenne, ha a növények napfény nélkül növekednének – nem függőleges farm-stílusban, ahol a LED fény helyettesíti a napot, de teljes sötétségben?

A múlt héten megjelent tanulmány Természeti étel részletezi a módszert, amellyel ezt megteheti.

Fotoszintézis kémiai reakciók sorozatát alkalmazza a szén-dioxid, a víz és a napfény glükózzá és oxigénné történő átalakítására. A fényfüggő szakasz az első, és a napfényre támaszkodik, hogy energiát adjon át a növényeknek, amelyek kémiai energiává alakítják át. A fénytől független szakasz (más néven Calvin-ciklus) következik, amikor ezt a kémiai energiát és a szén-dioxidot szénhidrátmolekulák (például glükóz) képzésére használják fel.

Az UC Riverside és a Delaware Egyetem kutatócsoportja megtalálta a módját, hogy teljesen átugorja a fénytől függő szakaszt, biztosítva a növényeknek azt a kémiai energiát, amelyre szükségük van a Calvin-ciklus teljes sötétségben történő befejezéséhez. Elektrolízist alkalmaztak a szén-dioxid és a víz átalakítására acetát, só vagy észter formája ecetsav és a bioszintézis közös építőköve (ez az ecet fő összetevője is). A csapat a sötétben táplálta az acetátot a növényeknek, és úgy találta, hogy úgy tudják használni, ahogyan a napfényből nyert kémiai energiát használták volna fel.

Módszerüket több növényfajtán kipróbálták, és megmérték a növekedési hatékonyság különbségeit a normál fotoszintézishez képest. A zöld algák négyszer hatékonyabban növekedtek, míg az élesztő 18-szoros javulást mutatott.

A fotoszintézis problémája, bár a földi élet kezdete óta létezik, az, hogy a napfényből származó energiának csak körülbelül egy százalékát tudja a növény „eledelévé” alakítani. A csapat sikeresen etette acetáttal a tehénborsót, a paradicsomot, a dohányt, a rizst, a repcét és a zöldborsót.

"Ezeket az organizmusokat jellemzően növényekből származó cukrokon vagy kőolajból származó alapanyagokon tenyésztik, ami az évmilliókkal ezelőtt lezajlott biológiai fotoszintézis terméke." mondott Elizabeth Hann, a tanulmány társszerzője. "Ez a technológia hatékonyabb módszer a napenergia élelmiszerré alakítására, mint a biológiai fotoszintézisen alapuló élelmiszertermeléssel."

Bármilyen bizarrnak is hangzik, a növények növekedésének és a napfénynek való szétválasztása óriási potenciális előnyökkel járna az élelmiszertermelésben. Mivel az éghajlatváltozás egyre kiszámíthatatlanabbá teszi az időjárást, és így a terméshozamot, egyre vonzóbbá és szükségesebbé válik az élelmiszertermesztés ellenőrzött környezetben, például függőleges gazdaságok. Ha több növényt termeszthetünk beltérben, az a „helyiség” teljesen új szintjére emelné a termést, mivel a napfény helyettesítésére mesterséges fotoszintézist alkalmazó növények elméletileg szinte bárhol termeszthetők.

„A mesterséges fotoszintézis Az élelmiszer-előállítás megközelítése paradigmaváltást jelenthet az emberek etetésében.” mondott a tanulmány megfelelő szerzője, Robert Jinkerson, az UC Riverside vegyész- és környezetmérnöki adjunktusa. „Az élelmiszertermelés hatékonyságának növelésével kevesebb földre van szükség, ami csökkenti a mezőgazdaság környezetre gyakorolt ​​hatását.”

Van néhány kulcsfontosságú részlet, amelyeket ki kell dolgozni, mielőtt ezt a módszertant komolyan fontolóra lehetne venni a nagyüzemi élelmiszergyártásban. Mennyi energiát, vizet és egyéb erőforrásokat használna fel a hagyományos gazdálkodáshoz vagy más technológiával továbbfejlesztett élelmiszertermesztési technikákhoz képest? Az acetáttal etetett növények állaga, íze és tápanyagtartalma megegyezik a napfényben termesztett növényekével?

A természettel való trükközés mindig homályos vállalkozásnak tűnik, de a Zöld Forradalom hoz a modern kori GMO-k megjelenése, az emberek évszázadok óta ezt teszik; túlélésünk bizonyos mértékig a természet manipulálásának képességétől függött. Most látjuk ennek a manipulációnak a következményeit, de olyan technikák, mint pl mesterséges fotoszintézis része lehet annak az eszköztárnak, amelyre szükségünk lesz az általunk okozott károk helyreállítására – miközben továbbra is tápláljuk a növekvő globális népességet.

Kép: Marcus Harland-Dunaway/UCR

• Coinsmart. Európa legjobb Bitcoin- és kriptográfiai tőzsdéje.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. SZABAD HOZZÁFÉRÉS.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Ingyenes próbaverzió.
• Forrás: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/