Nova metoda umetne fotosinteze goji hrano brez sonca

Kako lahko pridelamo več hrane z manj viri? Znanstveniki se že desetletja, če ne stoletja, osredotočajo na to vprašanje, saj nenehno naraščajoče svetovno prebivalstvo zahteva nenehno iskanje novih načinov za proizvodnjo hrane na trajnostne in cenovno dostopne načine.

Tukaj je vprašanje, o katerem večina od nas nikoli ni razmišljala, ker se zdi tako nedoumljivo: kaj če bi pridelki lahko rasli brez sončne svetlobe – ne vertikalna kmetija-style, kjer LED svetloba nadomesti sonce, vendar v popolni temi?

Prispevek, objavljen prejšnji teden v Narava Hrana podrobno opisuje metodo za to.

Fotosinteza uporablja vrsto kemičnih reakcij za pretvorbo ogljikovega dioksida, vode in sončne svetlobe v glukozo in kisik. Stopnja, ki je odvisna od svetlobe, je na prvem mestu in je odvisna od sončne svetlobe za prenos energije do rastlin, ki jo pretvorijo v kemično energijo. Sledi stopnja, neodvisna od svetlobe (imenovana tudi Calvinov cikel), ko se ta kemična energija in ogljikov dioksid uporabita za tvorbo molekul ogljikovih hidratov (kot je glukoza).

Raziskovalna skupina iz UC Riverside in Univerze v Delawareu je našla način, kako v celoti preskočiti stopnjo, ki je odvisna od svetlobe, in rastlinam zagotoviti kemično energijo, ki jo potrebujejo za dokončanje Calvinovega cikla v popolni temi. Z elektrolizo so pretvorili ogljikov dioksid in vodo v acetat, oblika soli ali estra ocetna kislina in običajen gradnik za biosintezo (je tudi glavna sestavina kisa). Ekipa je z acetatom hranila rastline v temi in ugotovila, da ga lahko uporabljajo, kot bi uporabili kemično energijo, ki bi jo dobili od sončne svetlobe.

Svojo metodo so preizkusili na več vrstah rastlin in izmerili razlike v učinkovitosti rasti v primerjavi z običajno fotosintezo. Zelene alge so rasle štirikrat učinkoviteje, kvasovke pa 18-kratno izboljšanje.

Težava s fotosintezo, čeprav obstaja že od začetka življenja na Zemlji, je v tem, da lahko pretvori le približno en odstotek energije, ki jo dobi od sončne svetlobe, v »hrano« za rastlino. Ekipa je prav tako uspešno dovajala acetat v rastline strnega graha, paradižnika, tobaka, riža, repice in zelenega graha.

"Običajno se ti organizmi gojijo na sladkorjih, pridobljenih iz rastlin, ali vnosih, pridobljenih iz nafte - ki je produkt biološke fotosinteze, ki je potekala pred milijoni let," je dejal Elizabeth Hann, sovoditeljica študije. "Ta tehnologija je učinkovitejša metoda pretvarjanja sončne energije v hrano v primerjavi s proizvodnjo hrane, ki temelji na biološki fotosintezi."

Ločevanje rasti rastlin od sončne svetlobe bi imelo velike potencialne koristi za pridelavo hrane, čeprav se sliši nenavadno. Ker podnebne spremembe povzročajo vse bolj nepredvidljivo vreme in s tem donos pridelka, postaja vse bolj privlačno – in potrebno – pridelovati hrano v nadzorovanih okoljih, kot je vertikalne kmetije. Možnost pridelave več pridelkov v zaprtih prostorih bi prinesla tudi povsem novo raven »lokalnih« pridelkov, saj bi pridelke, ki so uporabljali umetno fotosintezo za nadomestitev sončne svetlobe, teoretično lahko gojili skoraj povsod.

"Uporaba umetna fotosinteza pristopi k pridelavi hrane bi lahko pomenili spremembo paradigme o tem, kako hranimo ljudi,« je dejal ustrezni avtor študije, Robert Jinkerson, docent za kemijsko in okoljsko inženirstvo UC Riverside. "S povečanjem učinkovitosti proizvodnje hrane potrebujemo manj zemlje, s čimer se zmanjša vpliv kmetijstva na okolje."

Obstaja nekaj ključnih podrobnosti, ki bi jih bilo treba obdelati, preden bi to metodologijo lahko resno obravnavali za obsežno proizvodnjo hrane. Koliko energije, vode in drugih virov bi porabil v primerjavi s tradicionalnim kmetovanjem ali drugimi tehnološko izboljšanimi tehnikami gojenja hrane? Ali so tekstura, okus in hranilna vsebnost rastlin, hranjenih z acetatom, enake tistim, ki rastejo na sončni svetlobi?

Poigravanje z naravo se vedno zdi mračno početje, a od Zelena revolucija k pojav sodobnih GSO, ljudje to počnemo že stoletja; do neke mere je bilo naše preživetje odvisno od naše sposobnosti manipuliranja z naravo. Zdaj vidimo posledice te manipulacije, toda tehnike, kot so umetna fotosinteza bi lahko na koncu postal del zbirke orodij, ki jo bomo potrebovali za popravilo škode, ki smo jo povzročili, medtem ko bomo še naprej hranili rastoče svetovno prebivalstvo.

Kreditno slike: Marcus Harland-Dunaway/UCR

• Coinsmart. Najboljša evropska borza bitcoinov in kriptovalut.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. PROST DOSTOP.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Brezplačen preizkus.
• Source: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/