Что происходит
- При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород. Все это происходит под действием энергии света. Однако только около этой 1% энергии попадает в растение. Поэтому исследовательская группа из сотрудников Калифорнийского университета в Риверсайде и Делавэрского университета нашла способ создать растительную пищу, независимую от солнечного света, с помощью искусственного фотосинтеза.
- В исследовании, опубликованном в журнале Nature Food, рассказывается об использовании двухэтапного электрокаталитического процесса. Сначала углекислый газ расщепляется на одном электролизере на смесь газов, в том числе и монооксид углерода (CO), далее на втором электролизере при помощи медного катализатора CO превращается в ацетат — основной компонент уксусной кислоты, который и служит источником углерода и энергии для растений. Для выработки электроэнергии ученые использовали солнечные батареи, однако можно использовать и другие источники света.
- Эксперименты показали, что в ацетатной среде, полученной в результате электролиза, можно выращивать широкий спектр пищевых организмов — в том числе зеленые водоросли, дрожжи и мицелий с плодовыми телами. Производство водорослей с помощью этой технологии примерно в четыре раза более энергоэффективно, чем их выращивание на свету, а дрожжей — примерно в 18 раз по сравнению с выращиванием с использованием сахара.
- Также был изучен потенциал использования этой технологии для выращивания сельскохозяйственных культур. Выяснилось, что помидоры, табак, рис, рапс и зеленый горошек способны расти в темноте с искусственным фотосинтезом.
Что это значит
Искусственный фотосинтез открывает возможности для выращивания продуктов питания в сложных условиях, в том числе связанных с антропогенным изменением климата. Засухи, наводнения и сокращение доступности земли были бы меньшей угрозой для глобальной продовольственной безопасности, если бы сельскохозяйственные культуры для людей и животных выращивались в менее ресурсоемкой контролируемой среде. Урожай также можно выращивать в городах и других районах, в настоящее время непригодных для сельского хозяйства, и даже обеспечить продовольствием будущих исследователей космоса.
Инновационный подход к производству продуктов питания был представлен NASA в конкурсе Deep Space Food Challenge, где он стал победителем первой фазы. Deep Space Food Challenge — это международное соревнование, в котором призы присуждаются командам за создание новых пищевых технологий, требующих минимальных затрат и обеспечивающих максимально безопасные, питательные и вкусные продукты для длительных космических миссий.