Изкуствената фотосинтеза може да бъде „промяна на парадигмата за това как изхранваме хората“.
Фотосинтезата може да се счита за една от суперсилите на природата, но е изненадващо неефективна, като само около 1% от енергията, открита в слънчевата светлина, я осъществява вътре в растението.
Сега учени от UC Riverside и Университета на Делауеър казват, че са открили метод за заобикаляне на нуждата от биологична фотосинтеза, което им позволява да създават храна без слънчева светлина чрез изкуствена фотосинтеза, разкрива изявление за пресата.
Изследователите, които публикуваха своите открития в Nature Food, използват двуетапен електрокаталитичен процес за превръщане на въглеродния диоксид, електричеството и водата в ацетат, който е основният компонент в оцета.
След това те прилагат ацетата върху организми, произвеждащи храна, в тъмното, стимулирайки растежа на тези организми. Техният метод може да осигури така необходимата алтернатива за растеж на храните в лицето на катастрофална климатична криза.
Изкуствена фотосинтеза: Култивиране на храна без слънчева светлина
Въпреки че изследователите от UC Riverside подчертават факта, че техният метод не изисква слънчева светлина, те посочват, че той може да работи невероятно ефективно заедно с възобновяема слънчева енергия.
Интересното е, че те казват, че могат да комбинират метода си със слънчеви панели, за да генерират електричеството, необходимо за захранване на електролизата. Това би увеличило ефективността на преобразуването на слънчевата светлина в храна до 18 пъти.
Това означава, че методът може да използва слънчева светлина, въпреки че не разчита на енергията на Слънцето и може също да функционира, използвайки други форми на производство на електроенергия.
„С нашия подход ние се опитахме да идентифицираме нов начин за производство на храна, който би могъл да преодолее границите, които обикновено се налагат от биологичната фотосинтеза“, казва в изявлението авторът Робърт Джинкерсън, асистент по химическо и екологично инженерство от UC Riverside.
По време на изследването си учените откриват, че по техния метод на тъмно може да се произвежда голямо разнообразие от храни, включително зелени водорасли, дрожди и гъбичен мицел, който произвежда гъби. Според техните открития, отглеждането на дрожди по техния метод е 18 пъти по-енергийно ефективно от начина, по който обикновено се култивира чрез извличане на захар от царевица.
„Успяхме да отгледаме организми, произвеждащи храна, без никакъв принос от биологичната фотосинтеза. Обикновено тези организми се култивират върху захари, получени от растения или суровини, извлечени от нефт – което е продукт на биологична фотосинтеза, осъществена преди милиони години. Технологията е по-ефективен метод за превръщане на слънчевата енергия в храна в сравнение с производството на храна, която разчита на биологична фотосинтеза“, казва Елизабет Хан, докторант в лабораторията Jinkerson и съ-водещ автор на изследването.
Изменението на климата и изследването на космоса изискват важни алтернативи за растеж на храните
Изследователите също така оптимизират своя електролизатор, за да произвеждат най-високите нива на ацетат, произвеждан някога в електролизатор досега.
Нещо повече, те откриват, че културните растения, включително боб, домати, ориз, зелен грах и тютюн, всички имат потенциал да се отглеждат на тъмно, използвайки въглерода от ацетата. Има дори възможност ацетатът да подобри добивите на културите, въпреки че са необходими повече изследвания.
Изследователите вярват, че чрез намаляване на зависимостта от пряка слънчева светлина, изкуствената фотосинтеза може да осигури важна алтернатива за растежа на храната през следващите години, тъй като светът се адаптира към най-лошите последици от изменението на климата – включително суши, наводнения и намалена наличност на земя.
„Използването на подходи за изкуствена фотосинтеза за производство на храна може да бъде промяна в парадигмата за това как изхранваме хората. Чрез повишаване на ефективността на производството на храни е необходима по-малко земя, намалявайки въздействието, което селското стопанство оказва върху околната среда. А за селското стопанство в нетрадиционна среда, подобно на космическото пространство, повишената енергийна ефективност би могла да помогне да се нахранят повече членове на екипажа с по-малко ресурси“, обяснява Джинкерсън.
Екипът на UC Riverside е победител във Фаза I в предизвикателството на НАСА за Deep Space Food Challenge. Както казва съавторът Марта Ороско-Карденас, „представете си някой ден гигантски съдове, отглеждащи доматени растения в тъмното и на Марс – колко по-лесно би било това за бъдещите марсианци?“
Източник: InterestingEngineering
