Hírek-aktuális

Fotoszintézis fény nélkül, de napenergiával…

2022-07-01

A fotoszintézis évmilliók alatt fejlődött ki a növényekben, hogy azok a vizet, a szén-dioxidot és a napfény energiáját növényi biomasszává (és általunk fogyasztott élelmiszerré) alakítsák. Ez a folyamat azonban nagyon kevéssé hatékony, a napfényben található energiának csak körülbelül 1%-a hasznosul így a növényben.

Most úgy tűnik, hogy a Californiai Egyetem - Riverside és a Delaware-i Egyetem tudósai megtalálták a módját annak, hogy a biológiai fotoszintézist teljesen megkerülve, mesterséges fotoszintézis segítségével a napfénytől független élelmiszert hozzanak létre.
A Nature Food című szaklapban közzétett kutatás egy kétlépcsős elektrokatalitikus folyamatot alkalmaz, amely a szén-dioxidot, az elektromosságot és a vizet acetáttá, az ecet fő összetevőjének formájává alakítja. Az élelmiszertermelő szervezetek ezután az acetátot használják fel a növekedéshez a sötétben. Amennyiben az elektrokatalízishez szükséges villamos energiát napelemekkel állítják elő, ez a szerves-szervetlen hibrid rendszer növelheti a napfény élelmiszerré alakításának hatékonyságát. Egyes élelmiszerek esetében akár 18-szor hatékonyabbá.
A kísérletek azt mutatták, hogy az élelmiszertermelő szervezetek széles skálája termeszthető sötétben közvetlenül az elektrolízissel létrehozott acetátban gazdag közegben, beleértve a zöld algákat, élesztőket és gombákat termelő gombamicéliumot. Az algák előállítása ezzel a technológiával körülbelül négyszer energiatakarékosabb, mint a fotoszintetikus termesztés. Az élesztő előállítása pedig körülbelül 18-szor energiahatékonyabb, mint a kukoricából kivont cukor felhasználásával történő tipikus termesztése.
Azt is megvizsgálták, hogy ez a technológia milyen lehetőségeket rejt magában a haszonnövények termesztésére. A tehénborsó, a paradicsom, a dohány, a rizs, a repce és a zöldborsó mind képesek felhasználni az acetátot, és beépíteni azt azokba a fő molekuláris építőelemekbe, amelyekre a szervezetnek szüksége van a növekedéshez és a gyarapodáshoz.
„Némi nemesítéssel és mérnöki munkával, talán képesek leszünk olyan növényeket termeszteni, amelyekben az acetátot extra energiaforrásként használjuk, hogy növeljük a terméshozamot" – mondta Marcus Harland-Dunaway, a tanulmány társszerzője.
Azzal, hogy a mesterséges fotoszintézis felszabadítja a mezőgazdaságot a naptól való teljes függőség alól, számtalan lehetőség nyílik az élelmiszertermelésre az antropogén éghajlatváltozás által megszabott egyre nehezebb körülmények között. Az aszály, az árvizek és a csökkent földterületek kevésbé fenyegetnék a globális élelmezésbiztonságot, ha az embereknek és állatoknak szánt növények kevésbé erőforrás-igényes, ellenőrzött környezetben nőnének. A növényeket a városokban és más, jelenleg a mezőgazdaság számára alkalmatlan területeken is termeszteni lehetne, és még a jövő űrkutatói is élelemhez juthatnának.

fotoszintezis_652.