Il nuovo metodo di fotosintesi artificiale fa crescere il cibo senza il sole

Come possiamo coltivare più cibo utilizzando meno risorse? Gli scienziati si sono concentrati su questa domanda per decenni, se non secoli, poiché una popolazione globale in continua crescita ha bisogno di cercare costantemente nuovi modi per produrre cibo in modi sostenibili e convenienti.

Ecco una domanda che la maggior parte di noi non ha mai contemplato, perché sembra così insondabile: e se i raccolti potessero crescere senza luce solare, non fattoria verticale-style, dove la luce LED sostituisce il sole, ma nel buio più totale?

Un articolo pubblicato la scorsa settimana su Cibo naturale dettagli un metodo per fare proprio questo.

Fotosintesi utilizza una serie di reazioni chimiche per convertire anidride carbonica, acqua e luce solare in glucosio e ossigeno. La fase dipendente dalla luce viene prima e si basa sulla luce solare per trasferire energia alle piante, che la convertono in energia chimica. Segue la fase indipendente dalla luce (chiamata anche Ciclo di Calvin), quando questa energia chimica e anidride carbonica vengono utilizzate per formare molecole di carboidrati (come il glucosio).

Un team di ricerca dell'UC Riverside e dell'Università del Delaware ha trovato un modo per scavalcare completamente lo stadio dipendente dalla luce, fornendo alle piante l'energia chimica di cui hanno bisogno per completare il Ciclo di Calvin nell'oscurità totale. Hanno usato un'elettrolisi per convertire l'anidride carbonica e l'acqua in acetato, una forma di sale o estere di acido acetico e un elemento costitutivo comune per la biosintesi (è anche il componente principale dell'aceto). Il team ha somministrato l'acetato alle piante al buio, scoprendo che erano in grado di usarlo come avrebbero usato l'energia chimica che avrebbero ottenuto dalla luce solare.

Hanno provato il loro metodo su diverse varietà di piante e hanno misurato le differenze nell'efficienza di crescita rispetto alla normale fotosintesi. Le alghe verdi sono cresciute quattro volte in modo più efficiente, mentre il lievito ha visto un miglioramento di 18 volte.

Il problema con la fotosintesi, sebbene sia in circolazione dall'inizio della vita sulla Terra, è che è in grado di convertire solo circa l'uno per cento dell'energia che ottiene dalla luce solare in "cibo" per la pianta. Il team è riuscito anche a somministrare acetato a piante di fagiolo dall'occhio, pomodoro, tabacco, riso, colza e piselli verdi.

"In genere, questi organismi sono coltivati ​​su zuccheri derivati ​​da piante o input derivati ​​dal petrolio, che è un prodotto della fotosintesi biologica avvenuta milioni di anni fa", disse Elizabeth Hann, co-autore principale dello studio. "Questa tecnologia è un metodo più efficiente per trasformare l'energia solare in cibo, rispetto alla produzione alimentare che si basa sulla fotosintesi biologica".

Disaccoppiare la crescita delle piante dalla luce solare, per quanto strano possa sembrare, avrebbe enormi potenziali benefici per la produzione alimentare. Poiché il cambiamento climatico rende il clima e quindi i raccolti sempre più imprevedibili, sta diventando più attraente e necessario coltivare cibo in ambienti controllati, come quelli di fattorie verticali. Essere in grado di coltivare più raccolti al chiuso porterebbe anche i prodotti a un livello completamente nuovo di "locale", poiché le colture che utilizzano la fotosintesi artificiale per sostituire la luce solare potrebbero teoricamente essere coltivate praticamente ovunque.

“Uso fotosintesi artificiale gli approcci per produrre cibo potrebbero essere un cambio di paradigma per il modo in cui nutriamo le persone”, disse l'autore corrispondente dello studio, Robert Jinkerson, un assistente professore di ingegneria chimica e ambientale della UC Riverside. "Aumentando l'efficienza della produzione alimentare, è necessaria meno terra, diminuendo l'impatto dell'agricoltura sull'ambiente".

Ci sono alcuni dettagli chiave che dovrebbero essere elaborati prima che questa metodologia possa essere presa seriamente in considerazione per la produzione alimentare su larga scala. Quanta energia, acqua e altre risorse consumerebbe rispetto all'agricoltura tradizionale o ad altre tecniche di crescita alimentare potenziate dalla tecnologia? La consistenza, il sapore e il contenuto nutritivo delle piante alimentate con acetato sono identici a quelli coltivati ​​alla luce del sole?

Armeggiare con la natura sembra sempre un'impresa oscura, ma dal Rivoluzione verde Vai all’email l'avvento dei moderni OGM, gli umani lo fanno da secoli; in una certa misura la nostra sopravvivenza è dipesa dalla nostra capacità di manipolare la natura. Stiamo vedendo le ricadute di quella manipolazione ora, ma le tecniche piacciono fotosintesi artificiale potrebbe finire per far parte della cassetta degli attrezzi di cui avremo bisogno per riparare il danno che abbiamo fatto, mentre continuiamo a nutrire una popolazione globale in crescita.

Immagine di credito: Marcus Harland-Dunaway/UCR

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