Umělá fotosyntéza by mohla umožnit pěstovat potraviny bez slunečního světla

I když jistě existují organismy, které žijí a umírají, aniž by kdy spatřily Slunce, není to zdaleka pravidlem. Celá naše potravní síť, až na několik výjimek, jako jsou hydrotermální průduchy, je postavena na základech slunečního světla.

Rostliny přijímají sluneční světlo, které pohání přeměnu vody, oxidu uhličitého a minerálů na kyslík a cukry. Býložravci pak tyto rostliny konzumují a přeměňují je na složitější bílkoviny a tuky. Masožravci tyto látky konzumují a přeměňují je na další stejné látky atd. Nakonec odumřou a jejich složky se rozloží na minerály, které se pak podílejí na růstu dalších rostlin, a cyklus pokračuje. Vše ale začíná slunečním světlem.

Navzdory všudypřítomnosti a úspěšnému rozšíření rostlin po celém povrchu Země jsou ve skutečnosti při přeměně slunečního světla na energii docela neefektivní. V průměru rostliny zachytí jen asi 1 % slunečního světla, kterému jsou vystaveny, a přemění ho na energii pro svůj růst. Evoluce je koneckonců jen tak účinná, jak je to nutné pro přežití. Jedním z důsledků této neefektivity je, že plodiny potřebují k růstu více půdy, než je teoreticky nutné. Kdyby lépe zachycovaly sluneční světlo, které na ně dopadá, mohly by se hypoteticky pěstovat na menší ploše.

Vědci z Kalifornské univerzity v Riverside a jejich spolupracovníci se rozhodli zjistit, zda by se jim to podařilo, kdyby zcela obešli přirozenou fotosyntézu a místo toho rostliny krmili synteticky získaným acetátem.

Aby otestovali svůj nápad, umístili několik různých potravinářských plodin, včetně řas, kvasinek a hub, do tmy a zabránili jim v přístupu slunečního světla. Za normálních okolností by to byl recept na smrt, ale rostliny ve skutečnosti sluneční světlo k životu a růstu nepotřebují.

Pomocí dvoustupňového elektrolyzéru se stříbrným a měděným katalyzátorem v roztoku se vědcům podařilo redukovat CO2 na acetát. V prvním kroku elektrolyzéru se CO2 přeměnil na CO. Druhý krok jej změnil na acetát, a to buď ve formě octanu sodného, nebo draselného.

Celý systém byl napájen solárními panely, takže se samozřejmě stále využívalo sluneční světlo, ale s mnohem vyšší účinností a bez přímého vystavení rostlin světlu. Acetát byl poté podáván rostlinám v naději, že porostou. Nejenže rostly, ale rostly rychlostí, která se při přirozené fotosyntéze neprojevila. Řasy pěstované touto metodou byly asi čtyřikrát efektivnější než normálně, zatímco kvasinky rostly zhruba 18krát rychleji než normálně.

Tým přihlásil svou metodu pěstování potravin do soutěže NASA Deep Space Food Challenge, která hledá nové způsoby pěstování potravin pro budoucí vesmírné mise, a stal se vítězem první fáze. Využití elektřiny, ať už získané ze Slunce nebo z jiných zdrojů, k syntéze acetátu a pěstování potravin bez přímého vystavení světlu má zřejmý význam pro budoucnost vesmírných cest, ale má své uplatnění i u nás doma.

Vzhledem k tomu, že takto pěstované potravinářské plodiny nevyžadují přímé vystavení světlu a jsou efektivnější, mohly by se potraviny pěstovat v oblastech, které jsou obvykle pro zemědělství nevhodné. Kromě toho by se mohly pěstovat s menším dopadem na půdní zdroje, což by snížilo antropogenní náklady na produkci potravin, protože naše populace roste a důsledky klimatických změn pokračují.

Poskytuje také určitou naději na naše další přežití, až a pokud nějaká katastrofická událost donutí lidstvo utéct do podzemí, abychom přežili. Naše temná podzemní města budou mít alespoň chipsy z řas. Chuťovka.

Zdroj: nature.com, inverse.com

Upozornit na nové komentáře
Upozornit na
guest
0 Komentáře
Inline zpětná vazba
Zobrazit všechny komentáře
0
Budeme rádi, když okomentujete tento článekx