Новий метод штучного фотосинтезу вирощує їжу без сонячного світла

Як ми можемо виростити більше їжі, використовуючи менше ресурсів? Вчені були зосереджені на цьому питанні протягом десятиліть, якщо не століть, оскільки постійно зростаюче населення планети змушує постійно шукати нові способи виробництва їжі стійкими та доступними способами.

Ось питання, яке більшість із нас ніколи не замислювалося, тому що воно здається таким незбагненним: що, якби сільськогосподарські культури могли рости без сонячного світла — ні вертикальна ферма-style, де світлодіодне світло замінює сонце, але в повній темряві?

Стаття, опублікована минулого тижня в Природа їжі докладно описує метод, як це зробити.

Фотосинтез використовує низку хімічних реакцій для перетворення вуглекислого газу, води та сонячного світла на глюкозу та кисень. Стадія, залежна від світла, є першою, і вона покладається на сонячне світло для передачі енергії рослинам, які перетворюють її на хімічну енергію. Далі йде світлонезалежний етап (також званий циклом Кальвіна), коли ця хімічна енергія та вуглекислий газ використовуються для утворення молекул вуглеводів (наприклад, глюкози).

Дослідницька група з Каліфорнійського університету в Ріверсайді та Делаверського університету знайшла спосіб повністю перескочити стадію, що залежить від світла, забезпечуючи рослини хімічною енергією, необхідною для завершення циклу Кальвіна в повній темряві. Вони використовували електроліз для перетворення вуглекислого газу та води ацетатсольова або ефірна форма оцтова кислота і звичайний будівельний блок для біосинтезу (це також основний компонент оцту). Команда подала ацетат рослинам у темряві, виявивши, що вони можуть використовувати його так само, як використовували б хімічну енергію, яку вони отримували б від сонячного світла.

Вони випробували свій метод на кількох сортах рослин і виміряли відмінності в ефективності росту порівняно зі звичайним фотосинтезом. Зелені водорості росли в чотири рази ефективніше, а дріжджі – у 18 разів.

Проблема фотосинтезу, хоча він існував із самого початку життя на Землі, полягає в тому, що він здатний перетворювати лише один відсоток енергії, яку отримує від сонячного світла, на «їжу» для рослин. Команда також успішно згодовувала ацетат рослинам вігни, помідорів, тютюну, рису, ріпаку та зеленого горошку.

«Як правило, ці організми культивуються на цукрах, отриманих з рослин, або на сировині, отриманій з нафти, яка є продуктом біологічного фотосинтезу, що відбувався мільйони років тому». сказав Елізабет Ханн, співавтор дослідження. «Ця технологія є більш ефективним методом перетворення сонячної енергії в їжу порівняно з виробництвом їжі, яке спирається на біологічний фотосинтез».

Відокремлення росту рослин від сонячного світла, як би дивно це не звучало, мало б величезні потенційні переваги для виробництва їжі. Оскільки зміна клімату робить погоду та, отже, врожайність все більш непередбачуваною, стає все більш привабливим — і необхідним — вирощувати їжу в контрольованому середовищі, як-от у вертикальні ферми. Можливість вирощувати більше сільськогосподарських культур у закритих приміщеннях також виведе продукцію на абсолютно новий рівень «місцевості», оскільки зернові культури, які використовують штучний фотосинтез замість сонячного світла, теоретично можна вирощувати практично будь-де.

«Використання штучний фотосинтез підходи до виробництва їжі можуть змінити парадигму того, як ми годуємо людей», сказав відповідний автор дослідження Роберт Джінкерсон, доцент кафедри хімічної та екологічної інженерії Каліфорнійського університету в Ріверсайді. «Завдяки підвищенню ефективності виробництва продуктів харчування потрібно менше землі, що зменшує вплив сільського господарства на навколишнє середовище».

Є деякі ключові деталі, які потрібно буде опрацювати, перш ніж цю методологію можна буде серйозно розглянути для великомасштабного виробництва харчових продуктів. Скільки енергії, води та інших ресурсів буде використано порівняно з традиційним землеробством чи іншими технологічними методами вирощування їжі? Чи текстура, смак і поживна цінність рослин, які харчуються ацетатом, ідентичні тим, що вирощуються на сонячному світлі?

Возитися з природою завжди здається туманною справою, але з Зелена революція до поява сучасних ГМО, люди робили це протягом століть; певною мірою наше виживання залежало від нашої здатності маніпулювати природою. Зараз ми бачимо наслідки цієї маніпуляції, але такі методи штучний фотосинтез може в кінцевому підсумку стати частиною інструментарію, який нам знадобиться, щоб відновити завдану нами шкоду, продовжуючи годувати зростаюче населення світу.

Зображення Фото: Маркус Гарланд-Дануей/UCR

• Coinsmart. Найкраща в Європі біржа біткойн та криптовалют.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. БЕЗКОШТОВНИЙ ДОСТУП.
• CryptoHawk. Альткойн Радар. Безкоштовне випробування.
• Джерело: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/