Tryck "Enter" för att gå vidare till kommentarer

Artificiell fotosyntes kan producera mat utan solsken

Fotosyntes har utvecklats i växter i miljontals år för att omvandla vatten, koldioxid och energin från solljus till växtbiomassa och maten vi äter. Denna process är dock mycket ineffektiv, med endast cirka 1 % av energin som finns i solljus som hamnar i växten.

Forskare vid UC Riverside och University of Delaware har hittat ett sätt att kringgå behovet av biologisk fotosyntes helt och hållet och skapa mat oberoende av solljus genom att använda artificiell fotosyntes.

Forskningen, publicerad i Nature Food, använder en tvåstegs elektrokatalytisk process för att omvandla koldioxid, elektricitet och vatten till acetat, formen av huvudkomponenten i vinäger. Livsmedelsproducerande organismer konsumerar sedan acetat i mörker för att växa. I kombination med solpaneler för att generera elektriciteten för att driva elektrokatalysen, kan detta hybrida organiskt-oorganiska system öka omvandlingen av solljus till mat, upp till 18 gånger effektivare för vissa livsmedel.

För att integrera alla komponenter i systemet tillsammans optimerades elektrolysörens effekt för att stödja tillväxten av livsmedelsproducerande organismer. Elektrolysatorer är enheter som använder elektricitet för att omvandla råvaror som koldioxid till användbara molekyler och produkter. Mängden producerat acetat ökade medan mängden salt som användes minskade, vilket resulterade i de högsta nivåerna av acetat som någonsin producerats i en elektrolysator hittills.

Experiment visade att ett brett utbud av livsmedelsproducerande organismer kan odlas i mörker direkt på den acetatrika elektrolysatorn, inklusive grönalger, jäst och svampmycel som producerar svamp. Att producera alger med denna teknik är ungefär fyra gånger mer energieffektivt än att odla dem fotosyntetiskt. Jästproduktionen är cirka 18 gånger mer energieffektiv än hur den vanligtvis odlas med socker extraherat från majs.

Potentialen för att använda denna teknik för att odla växter undersöktes också. Cowpea, tomat, tobak, ris, raps och grön ärta kunde alla använda kol från acetat när de odlades i mörker.

Genom att befria jordbruket från fullständigt beroende av solen öppnar artificiell fotosyntes dörren till otaliga möjligheter att odla mat under de allt svårare förhållanden som antropogena klimatförändringar medför. Torka, översvämningar och minskad marktillgång skulle vara ett mindre hot mot den globala livsmedelssäkerheten om grödor för människor och djur odlade i mindre resurskrävande, kontrollerade miljöer. Grödor kan också odlas i städer och andra områden som för närvarande är olämpliga för jordbruk, och till och med ge mat åt framtida rymdfarare.

Denna metod för livsmedelsproduktion skickades till NASA:s Deep Space Food Challenge där den blev en fas I-vinnare. Deep Space Food Challenge är en internationell tävling där priser delas ut till lag för att skapa nya och omvälvande matteknologier som kräver minimala insatser och maximerar säker, näringsrik och välsmakande matproduktion för långvariga rymduppdrag.

Forskningen stöddes av Translational Research Institute for Space Health genom NASA, Foundation for Food and Agriculture Research (FFAR), Link Foundation, U.S. National Science Foundation och U.S.A. Department of Energy.

Var den första att kommentera

Kommentera

%d bloggare gillar detta: