Nowa metoda sztucznej fotosyntezy pozwala na uprawę żywności bez nasłonecznienia

Jak możemy wyhodować więcej żywności przy użyciu mniejszej ilości zasobów? Naukowcy skupiają się na tej kwestii od dziesięcioleci, jeśli nie stuleci, ponieważ stale rosnąca globalna populacja wymaga ciągłego poszukiwania nowych sposobów produkcji żywności w sposób zrównoważony i przystępny cenowo.

Oto pytanie, które większość z nas nigdy nie rozważała, ponieważ wydaje się tak niezgłębione: co by było, gdyby rośliny mogły rosnąć bez światła słonecznego – nie farma pionowa-styl, gdzie światło LED zastępuje słońce, ale w całkowitej ciemności?

Artykuł opublikowany w zeszłym tygodniu w Żywność natury szczegółowo opisuje metodę, jak to zrobić.

Fotosynteza wykorzystuje szereg reakcji chemicznych, aby przekształcić dwutlenek węgla, wodę i światło słoneczne w glukozę i tlen. Etap zależny od światła jest pierwszy i opiera się na świetle słonecznym, które przekazuje energię roślinom, które przekształcają ją w energię chemiczną. Następuje etap niezależny od światła (zwany również cyklem Calvina), kiedy ta energia chemiczna i dwutlenek węgla są wykorzystywane do tworzenia cząsteczek węglowodanów (takich jak glukoza).

Zespół badawczy z UC Riverside i University of Delaware znalazł sposób na całkowite przeskoczenie fazy zależnej od światła, zapewniając roślinom energię chemiczną, której potrzebują do ukończenia cyklu Calvina w całkowitej ciemności. Użyli elektrolizy do przekształcenia dwutlenku węgla i wody w octan, postać soli lub estru kwas octowy i wspólny składnik biosyntezy (jest to również główny składnik octu). Zespół podawał octan roślinom w ciemności, odkrywając, że są w stanie wykorzystać go tak, jak wykorzystaliby energię chemiczną, którą uzyskaliby ze światła słonecznego.

Wypróbowali swoją metodę na kilku odmianach roślin i zmierzyli różnice w wydajności wzrostu w porównaniu ze zwykłą fotosyntezą. Zielone algi rosły czterokrotnie wydajniej, podczas gdy drożdże odnotowały 18-krotną poprawę.

Problem z fotosyntezą, chociaż istnieje od początków życia na Ziemi, polega na tym, że jest ona w stanie przekształcić tylko około XNUMX% energii, którą otrzymuje ze światła słonecznego, w „pokarm” dla rośliny. Zespół odniósł również sukces w karmieniu octanem roślin wspięgich, pomidorów, tytoniu, ryżu, rzepaku i zielonego groszku.

„Zazwyczaj te organizmy są hodowane na cukrach pochodzących z roślin lub wsadach pochodzących z ropy naftowej – która jest produktem biologicznej fotosyntezy, która miała miejsce miliony lat temu” powiedziany Elizabeth Hann, współautorka badania. „Ta technologia jest bardziej wydajną metodą przekształcania energii słonecznej w żywność w porównaniu z produkcją żywności, która opiera się na biologicznej fotosyntezie”.

Oddzielenie wzrostu roślin od światła słonecznego, choć brzmi to dziwacznie, miałoby ogromne potencjalne korzyści dla produkcji żywności. Ponieważ zmiany klimatyczne sprawiają, że pogoda, a tym samym plony stają się coraz bardziej nieprzewidywalne, coraz bardziej atrakcyjna i konieczna staje się uprawa żywności w kontrolowanych środowiskach, takich jak farmy pionowe. Możliwość uprawy większej liczby roślin w pomieszczeniach przyniosłaby również produkcję na zupełnie nowy poziom „lokalny”, ponieważ rośliny, które wykorzystywały sztuczną fotosyntezę w celu zastąpienia światła słonecznego, teoretycznie mogłyby być uprawiane niemal wszędzie.

"Za pomocą sztuczna fotosynteza podejście do produkcji żywności może być zmianą paradygmatu dotyczącą tego, jak żywimy ludzi.” powiedziany autor do korespondencji badania, Robert Jinkerson, adiunkt na Uniwersytecie Kalifornijskim w dziedzinie inżynierii chemicznej i środowiskowej. „Dzięki zwiększeniu wydajności produkcji żywności potrzeba mniej ziemi, co zmniejsza wpływ rolnictwa na środowisko”.

Istnieje kilka kluczowych szczegółów, które należy dopracować, zanim ta metodologia zostanie poważnie rozważona w produkcji żywności na dużą skalę. Ile energii, wody i innych zasobów zużyłoby w porównaniu z tradycyjnym rolnictwem lub innymi technikami uprawy żywności wspomaganymi technologią? Czy konsystencja, smak i zawartość składników odżywczych roślin karmionych octanem są identyczne jak rośliny hodowane na słońcu?

Majstrowanie przy naturze zawsze wydaje się niejasnym przedsięwzięciem, ale z tego Zielona rewolucja do pojawienie się współczesnych GMOludzie robią to od wieków; do pewnego stopnia nasze przetrwanie zależało od naszej zdolności do manipulowania naturą. Widzimy teraz skutki tej manipulacji, ale techniki takie jak sztuczna fotosynteza może w końcu stać się częścią zestawu narzędzi, którego będziemy potrzebować, aby naprawić szkody, które wyrządziliśmy – jednocześnie kontynuując wyżywienie rosnącej globalnej populacji.

Kredytowych Image: Marcusa Harlanda-Dunawaya/UCR

• Coinsmart. Najlepsza w Europie giełda bitcoinów i kryptowalut.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. DARMOWY DOSTĘP.
• CryptoJastrząb. Radar Altcoin. Bezpłatna wersja próbna.
• Źródło: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/