Искусственный фотосинтез позволяет выращивать растения во тьме

Новости аграриев

Это открывает двери для ведения сельского хозяйства в ранее неплодородных местах, таких, как — космос

Будущие фермы смогут выращивать урожай в полной темноте благодаря «искусственному фотосинтезу», который устраняет потребность растений в солнечном свете.

Растения используют фотосинтез для преобразования энергии солнечного света в химическое топливо, необходимое им для роста. Хотя этот процесс отработан веками, он не очень эффективен — менее 6% энергии, поглощаемой солнечным светом, оказывается в растительном веществе. Для некоторых культур эффективность составляет менее 1%.

Эта неэффективность означает, что нам нужно заниматься сельским хозяйством в местах, где много прямого солнечного света. Добавьте к этому потребность растений в хорошей почве, достаточном количестве пресной воды и умеренных температурах, и места, где мы можем выращивать сельскохозяйственные культуры, будут ещё больше ограничены.

Более века назад итальянский химик Джакомо Чиамициано предсказал, что однажды мы сможем использовать технологию для преобразования солнечной энергии в химическое топливо так же, как это делают растения, что породило концепцию искусственного фотосинтеза.

В то время как некоторые исследователи надеются использовать это топливо для реактивных двигателей, другие хотят использовать искусственный фотосинтез для ускорения роста растений. Это могло бы позволить нам производить больше еды на том же участке земли или даже заниматься сельским хозяйством в местах, где растения не произрастают естественным образом.

Роберт Джинкерсон и его коллеги из Калифорнийского университета в Риверсайде и Делавэрского университета продемонстрировали новый тип искусственного фотосинтеза, который позволил им выращивать растения в полной темноте.

Они надеются, что этот метод может повысить глобальную урожайность, позволив фермерам выращивать растения в местах с недостаточным солнечным светом или даже в помещении, например, на вертикальных фермах, но без необходимости использования светодиодных ламп для выращивания.

«Если мы избавимся от потребности в солнечном свете, то сможем одновременно выращивать несколько слоев сельскохозяйственных культур, подобно тому, как выращивают грибы, и создать своего рода пищевую фабрику», — утверждают они.

В то время как растения используют солнечный свет для внутреннего преобразования CO2 и воды в топливо, исследователи использовали устройство, называемое электролизером, для преобразования CO2 в ацетат, основной компонент уксуса.

Для получения нужной концентрации ацетата потребовался двухэтапный процесс электролиза, но как только они справились с ним, они смогли вырастить девять различных культур, включая рис, помидоры и салат, прямо на ацетатной среде в полной темноте.

«Мы обнаружили, что широкий спектр сельскохозяйственных культур может использовать ацетат, который мы предоставили, и встраивать его в основные молекулярные строительные блоки, необходимые организму для роста и процветания», — сказал соавтор Маркус Харланд-Дунауэй.

Специальная система электролизера, используемая для производства ацетата

Исследователи также изучили использование солнечных батарей для питания процесса электролиза, используемого для создания ацетата. Они обнаружили, что такой подход сделал производство водорослей и дрожжей — двух других источников пищи для людей — гораздо более энергоэффективным.

«Производство водорослей с помощью этой технологии примерно в четыре раза более энергоэффективно, чем выращивание их фотосинтезом», — говорится в их пресс-релизе. «Производство дрожжей примерно в 18 раз более энергоэффективно, чем при его обычном выращивании с использованием сахара, извлеченного из кукурузы».

Тем не менее, искусственный фотосинтез сам по себе вряд ли обеспечит нас достаточным количеством пищи, чтобы прокормить растущее население мира, но это лишь одно из многих возможных решений этой проблемы.

 

Оцените статью
ФЕрмер САдовод ДАчник
Добавить комментарий