Ny kunstig fotosyntesemetode dyrker mat uten solskinn

Hvordan kan vi dyrke mer mat ved å bruke færre ressurser? Forskere har vært fokusert på dette spørsmålet i flere tiår om ikke århundrer, ettersom en stadig voksende global befolkning krever stadig å søke nye måter å produsere mat på bærekraftige og rimelige måter.

Her er et spørsmål de fleste av oss aldri har tenkt på, fordi det virker så ufattelig: hva om avlinger kunne vokse uten sollys – ikke vertikal gård-stil, hvor LED-lys erstatter solen, men i totalt mørke?

En artikkel publisert forrige uke i Naturmat beskriver en metode for å gjøre nettopp det.

Fotosyntese bruker en rekke kjemiske reaksjoner for å omdanne karbondioksid, vann og sollys til glukose og oksygen. Det lysavhengige stadiet kommer først, og er avhengig av sollys for å overføre energi til planter, som omdanner det til kjemisk energi. Det lysuavhengige stadiet (også kalt Calvin-syklusen) følger, når denne kjemiske energien og karbondioksid brukes til å danne karbohydratmolekyler (som glukose).

Et forskerteam fra UC Riverside og University of Delaware fant en måte å hoppe over det lysavhengige stadiet helt, og gi plantene den kjemiske energien de trenger for å fullføre Calvin-syklusen i totalt mørke. De brukte en elektrolyse for å omdanne karbondioksid og vann til acetat, en salt- eller esterform av eddiksyre og en felles byggestein for biosyntese (det er også hovedkomponenten i eddik). Teamet matet acetatet til planter i mørket, og fant ut at de var i stand til å bruke det ettersom de ville ha brukt den kjemiske energien de ville fått fra sollys.

De prøvde metoden deres på flere varianter av planter og målte forskjellene i veksteffektivitet sammenlignet med vanlig fotosyntese. Grønnalger vokste fire ganger mer effektivt, mens gjær så en 18 ganger forbedring.

Problemet med fotosyntese, selv om den har eksistert siden begynnelsen av livet på jorden, er at den bare er i stand til å konvertere omtrent én prosent av energien den får fra sollys til "mat" for planten. Teamet hadde også suksess med å mate acetat til cowpea, tomat, tobakk, ris, raps og grønne erter.

"Vanligvis dyrkes disse organismene på sukker som stammer fra planter eller input fra petroleum - som er et produkt av biologisk fotosyntese som fant sted for millioner av år siden." sa Elizabeth Hann, medforfatter av studien. "Denne teknologien er en mer effektiv metode for å gjøre solenergi om til mat, sammenlignet med matproduksjon som er avhengig av biologisk fotosyntese."

Å frikoble plantevekst fra sollys, så bisarr som det høres ut, ville ha enorme potensielle fordeler for matproduksjon. Ettersom klimaendringene gjør været og dermed avlingene stadig mer uforutsigbare, blir det mer attraktivt – og nødvendig – å dyrke mat i kontrollerte miljøer, som f.eks. vertikale gårder. Å kunne dyrke flere avlinger innendørs vil også bringe produkter til et helt nytt nivå av "lokalt", ettersom avlinger som brukte kunstig fotosyntese for å erstatte sollys teoretisk sett kunne dyrkes omtrent hvor som helst.

"Ved hjelp av kunstig fotosyntese tilnærminger for å produsere mat kan være et paradigmeskifte for hvordan vi mater mennesker,» sa studiens tilsvarende forfatter, Robert Jinkerson, en UC Riverside assisterende professor i kjemi- og miljøteknikk. "Ved å øke effektiviteten i matproduksjonen, trengs mindre land, noe som reduserer innvirkningen landbruket har på miljøet."

Det er noen nøkkeldetaljer som må utarbeides før denne metodikken seriøst kan vurderes for storskala matproduksjon. Hvor mye energi, vann og andre ressurser vil det bruke i forhold til tradisjonell jordbruk eller andre teknologiforbedrede matvekstteknikker? Er konsistensen, smaken og næringsinnholdet til planter matet med acetat identisk med de som dyrkes i sollys?

Å tulle med naturen virker alltid som en grumsete virksomhet, men fra Grønn Revolusjon til fremkomsten av moderne GMO, mennesker har gjort det i århundrer; til en viss grad har vår overlevelse vært avhengig av vår evne til å manipulere naturen. Vi ser nedfallet fra den manipulasjonen nå, men teknikker som kunstig fotosyntese kan ende opp med å bli en del av verktøykassen vi trenger for å reparere skaden vi har gjort – mens vi fortsetter å brødfø en voksende global befolkning.

Bilde Credit: Marcus Harland-Dunaway/UCR

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/