Експеримент, який отримав відзнаку NASA, може стати майбутнім штучного фотосинтезу

Експеримент, який отримав відзнаку NASA, може стати майбутнім штучного фотосинтезу

Процес перетворення води, вуглекислого газу та сонячного світла на кисень та енергію допомагає рослинам рости природним шляхом, і цей процес вчені прагнуть використати та адаптувати для виробництва їжі, палива тощо.

У новому дослідженні вчені описують експериментальну техніку штучного фотосинтезу, яка використовує двоетапний електрокаталітичний процес для перетворення вуглекислого газу, води та електроенергії, що виробляються сонячними панелями, в ацетат (основний компонент оцту). Потім цей ацетат може бути використаний рослинами для росту.

Насправді система, яку розробили дослідники, призначена не просто для імітації фотосинтезу, який відбувається в природі, а й для того, щоб удосконалити його – у рослинах лише близько 1 відсотка енергії сонячного світла фактично перетворюється на рослинну біомасу, тоді як тут ефективність можна збільшити приблизно в чотири рази.

«За допомогою нашого підходу ми намагалися знайти новий спосіб виробництва їжі, який міг би подолати межі, зазвичай накладені біологічним фотосинтезом», — говорить інженер-хімік та еколог Роберт Джінкерсон з Каліфорнійського університету в Ріверсайді.

Пристрій для перетворення електроенергії або електролізер, розроблений дослідниками, мав бути спеціально оптимізований, щоб діяти як рушійна сила росту організмів, що виробляють їжу, що частково означало збільшення кількості ацетату та зменшення кількості виробленої солі.

Читайте також:  Астронавти NASA одягнули підгузники, щоб повернутися на Землю
Експеримент, який отримав відзнаку NASA, може стати майбутнім штучного фотосинтезу
Діаграма штучного фотосинтезу

Подальші експерименти команди показали, що збагачена ацетатом продукція електролізера може підтримувати різноманітні організми, включаючи зелені водорості, дріжджі та міцелій, який виробляє гриби. Для порівняння, виробництво водоростей приблизно в чотири рази енергоефективніше за допомогою цього методу порівняно з природним фотосинтезом.

Вчені показали, що коров’ячий горох, помідори, тютюн, рис, ріпак і зелений горошок могли використовувати вуглець в ацетаті та рости без сонячного світла. Процес можна використовувати як на додаток до звичайного фотосинтезу, так і замість нього.

«Ми виявили, що широкий спектр культур може приймати ацетат, який ми надаємо, і вбудовувати його в основні молекулярні будівельні блоки, необхідні організму для росту та процвітання», — говорить Маркус Гарланд-Данавей, ботанік і рослинний учений з UC Riverside.

Описаний тут процес настільки вражаючий, що він став одним із переможців NASA Deep Space Food Challenge, демонстрації нових технологій, які одного дня можуть допомогти вирощувати їжу в космосі: уявіть собі можливість вирощувати зернові культури в підземних бункерах на Марсі.

Не тільки в космосі штучний фотосинтез може кардинально змінити виробництво їжі. Він стає важливим і з а умов кліматичної кризи.

Читайте також:  Апарат NASA виявив ознаку присутності живих марсіан

Хоча подібні відкриття не є приводом для того, щоб не боротися зі зміною клімату, вони можуть допомогти зробити виробництво продуктів харчування більш стійким, а сільськогосподарські культури можна буде вирощувати в більшій кількості місць.

«Використання підходів штучного фотосинтезу для виробництва їжі може стати зміною парадигми того, як ми годуємо людей», — говорить Джінкерсон. «Завдяки підвищенню ефективності виробництва продуктів харчування потрібно менше землі, що зменшує вплив сільського господарства на навколишнє середовище».

«А для сільського господарства в нетрадиційних середовищах, таких як космос, підвищена енергоефективність може допомогти прогодувати більше членів екіпажу з меншими витратами».

Дослідження опубліковано в Nature Food.

Залишити коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.