Новый метод искусственного фотосинтеза позволяет выращивать продукты без солнечного света

Как мы можем выращивать больше продуктов питания, используя меньше ресурсов? Ученые занимались этим вопросом на протяжении десятилетий, если не столетий, поскольку постоянно растущее население планеты требует постоянного поиска новых способов производства продуктов питания устойчивыми и доступными способами.

Вот вопрос, о котором большинство из нас никогда не задумывались, потому что он кажется непостижимым: что, если бы сельскохозяйственные культуры могли расти без солнечного света, а не без солнечного света? вертикальная ферма-стиль, где светодиодный свет заменяет солнце, но в полной темноте?

В статье, опубликованной на прошлой неделе в Природа Еда подробно описывает способ сделать это.

фотосинтез использует серию химических реакций для преобразования углекислого газа, воды и солнечного света в глюкозу и кислород. Светозависимая стадия наступает первой и использует солнечный свет для передачи энергии растениям, которые преобразуют ее в химическую энергию. Далее следует светонезависимая стадия (также называемая циклом Кальвина), когда химическая энергия и углекислый газ используются для образования молекул углеводов (например, глюкозы).

Исследовательская группа из Калифорнийского университета в Риверсайде и Университета Делавэра нашла способ полностью обойти светозависимую стадию, обеспечив растения химической энергией, необходимой им для завершения цикла Кальвина в полной темноте. Они использовали электролиз для преобразования углекислого газа и воды в ацетат, солевая или сложноэфирная форма уксусная кислота и общий строительный блок для биосинтеза (он также является основным компонентом уксуса). Команда скормила ацетат растениям в темноте и обнаружила, что они могут использовать его так же, как химическую энергию, которую они получают от солнечного света.

Они опробовали свой метод на нескольких сортах растений и измерили разницу в эффективности роста по сравнению с обычным фотосинтезом. Зеленые водоросли росли в четыре раза эффективнее, а дрожжи — в 18 раз.

Проблема фотосинтеза, хотя он и существует с самого начала жизни на Земле, заключается в том, что он способен преобразовать лишь около одного процента энергии, получаемой от солнечного света, в «пищу» для растений. Команда также успешно кормила ацетатом растения вигны, томатов, табака, риса, рапса и зеленого горошка.

«Обычно эти организмы культивируются на сахаре, полученном из растений, или на материалах, полученных из нефти, которая является продуктом биологического фотосинтеза, произошедшего миллионы лет назад», — сказал Элизабет Ханн, соавтор исследования. «Эта технология является более эффективным методом превращения солнечной энергии в пищу по сравнению с производством продуктов питания, основанным на биологическом фотосинтезе».

Отделение роста растений от солнечного света, как бы странно это ни звучало, имело бы огромные потенциальные выгоды для производства продуктов питания. Поскольку изменение климата делает погоду и, следовательно, урожайность сельскохозяйственных культур все более непредсказуемыми, становится все более привлекательным и необходимым выращивать продукты питания в контролируемых условиях, таких как вертикальные фермы. Возможность выращивать больше сельскохозяйственных культур в помещении также выведет продукцию на совершенно новый уровень «локальности», поскольку культуры, в которых вместо солнечного света используется искусственный фотосинтез, теоретически можно выращивать практически где угодно.

"С помощью искусственный фотосинтез подходы к производству продуктов питания могут стать сменой парадигмы того, как мы кормим людей», — сказал автор исследования, Роберт Джинкерсон, доцент кафедры химической и экологической инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде. «Повышая эффективность производства продуктов питания, требуется меньше земли, что снижает воздействие сельского хозяйства на окружающую среду».

Есть некоторые ключевые детали, которые необходимо будет проработать, прежде чем эту методологию можно будет серьезно рассматривать для крупномасштабного производства продуктов питания. Сколько энергии, воды и других ресурсов оно будет использовать по сравнению с традиционным сельским хозяйством или другими технологическими методами выращивания продуктов питания? Идентичны ли текстура, вкус и питательная ценность растений, получающих ацетат, тем, которые выращиваются на солнечном свете?

Работа с природой всегда кажется мрачной затеей, но с точки зрения Зеленая революция до появление современных ГМО, люди делали это на протяжении веков; в некоторой степени наше выживание зависело от нашей способности манипулировать природой. Сейчас мы видим последствия этой манипуляции, но такие методы, как искусственный фотосинтез может оказаться частью набора инструментов, который нам понадобится для устранения нанесенного нами ущерба, продолжая при этом кормить растущее население планеты.

Изображение Фото: Маркус Харланд-Данауэй/UCR

• Коинсмарт. Лучшая в Европе биржа биткойнов и криптовалют.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. БЕСПЛАТНЫЙ ДОСТУП.
• КриптоХок. Альткоин Радар. Бесплатная пробная версия.
• Источник: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/