Novo método de fotossíntese artificial cultiva alimentos sem luz solar

Como podemos cultivar mais alimentos usando menos recursos? Os cientistas estão focados nessa questão há décadas, se não séculos, já que uma população global cada vez maior precisa constantemente buscar novas maneiras de produzir alimentos de maneira sustentável e acessível.

Aqui está uma pergunta que a maioria de nós nunca contemplou, porque parece tão insondável: e se as plantações pudessem crescer sem luz solar – não fazenda vertical-estilo, onde a luz LED substitui o sol, mas na escuridão total?

Um artigo publicado na semana passada em Alimentos da natureza detalha um método para fazer exatamente isso.

Fotossíntese usa uma série de reações químicas para converter dióxido de carbono, água e luz solar em glicose e oxigênio. O estágio dependente da luz vem primeiro e depende da luz solar para transferir energia para as plantas, que a convertem em energia química. Segue-se o estágio independente da luz (também chamado de Ciclo de Calvin), quando essa energia química e o dióxido de carbono são usados ​​para formar moléculas de carboidratos (como a glicose).

Uma equipe de pesquisa da UC Riverside e da Universidade de Delaware encontrou uma maneira de ultrapassar completamente o estágio dependente da luz, fornecendo às plantas a energia química necessária para completar o Ciclo de Calvin na escuridão total. Eles usaram uma eletrólise para converter dióxido de carbono e água em acetato, uma forma de sal ou éster de ácido acético e um bloco de construção comum para a biossíntese (é também o principal componente do vinagre). A equipe alimentou as plantas com acetato no escuro, descobrindo que eram capazes de usá-lo como teriam usado a energia química que obteriam da luz solar.

Eles testaram seu método em várias variedades de plantas e mediram as diferenças na eficiência do crescimento em comparação com a fotossíntese regular. As algas verdes cresceram quatro vezes mais eficientemente, enquanto as leveduras tiveram uma melhoria de 18 vezes.

O problema com a fotossíntese, embora exista desde o início da vida na Terra, é que ela só é capaz de converter cerca de um por cento da energia que obtém da luz solar em “alimento” para a planta. A equipe também teve sucesso ao fornecer acetato para plantas de feijão-fradinho, tomate, tabaco, arroz, canola e ervilha verde.

“Normalmente, esses organismos são cultivados com açúcares derivados de plantas ou insumos derivados do petróleo – que é um produto da fotossíntese biológica que ocorreu há milhões de anos”, disse. dito Elizabeth Hann, co-autora principal do estudo. “Esta tecnologia é um método mais eficiente de transformar energia solar em alimento, em comparação com a produção de alimentos que depende da fotossíntese biológica”.

Dissociar o crescimento das plantas da luz solar, por mais bizarro que pareça, teria enormes benefícios potenciais para a produção de alimentos. À medida que a mudança climática torna o clima e, portanto, o rendimento das colheitas cada vez mais imprevisíveis, está se tornando mais atraente - e necessário - cultivar alimentos em ambientes controlados, como os de fazendas verticais. Ser capaz de cultivar mais culturas em ambientes fechados também levaria a produção a um nível totalmente novo de “local”, já que as culturas que usavam a fotossíntese artificial para substituir a luz solar poderiam teoricamente ser cultivadas em qualquer lugar.

"Usando fotossíntese artificial abordagens para produzir alimentos podem ser uma mudança de paradigma na forma como alimentamos as pessoas”, dito o autor correspondente do estudo, Robert Jinkerson, professor assistente de engenharia química e ambiental da UC Riverside. “Ao aumentar a eficiência da produção de alimentos, menos terra é necessária, diminuindo o impacto que a agricultura tem no meio ambiente.”

Existem alguns detalhes importantes que precisam ser trabalhados antes que essa metodologia possa ser seriamente considerada para a produção de alimentos em larga escala. Quanta energia, água e outros recursos ela usaria em relação à agricultura tradicional ou outras técnicas de cultivo de alimentos aprimoradas por tecnologia? A textura, o sabor e o conteúdo nutricional das plantas alimentadas com acetato são idênticos aos cultivados à luz do sol?

Mexer com a natureza sempre parece um empreendimento obscuro, mas do Revolução Verde ao advento dos OGMs modernos, os humanos vêm fazendo isso há séculos; até certo ponto, nossa sobrevivência dependeu de nossa capacidade de manipular a natureza. Estamos vendo as consequências dessa manipulação agora, mas técnicas como fotossíntese artificial pode acabar fazendo parte da caixa de ferramentas que precisaremos para reparar os danos que causamos – enquanto continuamos a alimentar uma população global crescente.

Crédito de imagem: Marcus Harland-Dunaway/UCR

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