Вчені дослідили вирощування рослин в повній темряві
Попит на продовольство зростає у всьому світі, але виробництво продуктів харчування зрештою обмежується ефективністю перетворення енергії фотосинтезу.
Більшість сільськогосподарських культур можуть перетворювати сонячне світло та CO 2 на рослинну біомасу з ефективністю перетворення енергії всього ~1% або менше 1 . Таким чином, для вирощування сільськогосподарських культур потрібні великі ділянки землі, щоб уловлювати необхідну сонячну енергію для забезпечення продовольством людства.
Нещодавні зусилля в галузі селекції та генної інженерії, спрямовані на підвищення ефективності фотосинтезу, дали лише деякі переваги щодо обмеженої кількості харчових культур. Підвищення енергоефективності виробництва продуктів харчування (перетворення сонячної енергії на біомасу) дозволить виробляти більше продуктів з використанням меншої кількості ресурсів.
Метод, при якому рослинам не потрібно сонячне світло, вчені називають енергоефективним.
Американські дослідники з Каліфорнійського університету знайшли спосіб, при якому вирощувати сільськогосподарські культури можна без реакції фотосинтезу — процесу, при якому в клітинах рослин, що містять хлорофіл, під дією енергії світла утворюються органічні речовини з неорганічних.
Фотосинтез перетворює вуглекислий газ, енергію сонячного світла та воду на рослинну біомасу. В результаті ми отримуємо овочі та фрукти, які придатні в їжу. Але, як розповідають вчені, за природного фотосинтезу лише 1% сонячної енергії потрапляє на рослини. А у повній темряві вони не можуть зрости. Тому дослідники вирішили винайти новий спосіб створення рослин – штучний фотосинтез
Реакція відбувалася в повній темряві в електролізері, пристрої, що перетворює вуглекислий газ в ацетат з використанням електрики. Енергія, яку використовували вчені, була отримана за допомогою сонячних панелей, що робить розробку екологічною. В результаті експерименту з’ясувалося, що ефективність виробництва зелених водоростей була в 4 рази вище в порівнянні зі звичайним культивуванням з доступом до сонячного світла. А “вирощування” таким способом дріжджів виявилося в 18 разів ефективніше.
Роберт Джинкерсон із Каліфорнійського університету в Ріверсайді розповідає, що вчені хотіли розробити спосіб виробництва рослинної їжі, який би допоміг подолати ті обмеження, які накладає природний фотосинтез. Вже було проведено експерименти з вирощуванням помідорів, ріпаку, рису, зеленого горошку у повній темряві.
“Ми змогли виростити організми, що виробляють їжу, без будь-якої участі біологічного фотосинтезу. Зазвичай ці організми вирощують на цукрі, отриманому з рослин, або на сировині, отриманої з нафти, яка теж продукт біологічного фотосинтезу, що відбувався мільйони років тому. Наша технологія – більш ефективний метод перетворення сонячної енергії в їжу”, – розповіла автор дослідження Елізабет Ханн.
В умовах продовольчої кризи метод дозволить в рази підвищити енергоефективність сільського господарства і нагодувати більше людей, засіявши при цьому набагато менші площі землі.
"Провівши дослідження ми зробили висновок, що штучний фотосинтез – це розширені можливості для рослинних продуктів у несприятливих умовах. У майбутньому можливе застосування методу на Місяці і Марсі, а також у повній темряві",- зауважили вчені.
Також читайте: