آزمایش برنده جایزه ناسا می تواند آینده فتوسنتز مصنوعی باشد

آزمایش برنده جایزه ناسا می تواند آینده فتوسنتز مصنوعی باشد

فرآیند تبدیل آب، دی اکسید کربن و نور خورشید به اکسیژن و انرژی به گیاهان کمک می کند تا به طور طبیعی رشد کنند – و این فرآیندی است که دانشمندان به دنبال به منظور تولید غذا، سوخت و موارد دیگر، مهار و تطبیق داشته باشید.

 

در یک مطالعه جدید، دانشمندان یک روش آزمایشی فتوسنتز مصنوعی را ترسیم می کنند که یک فرآیند الکتروکاتالیستی دو مرحله ای را برای تبدیل دی اکسید کربن، آب و الکتریسیته تولید شده توسط صفحات خورشیدی به استات (جزء اصلی سرکه). سپس این استات می تواند توسط گیاهان به منظور رشد مهار شود.

در واقع، سیستمی که محققان در اینجا طراحی کرده اند نه تنها برای تقلید از فتوسنتز که در طبیعت اتفاق می افتد بلکه برای بهبود عملی آن است. – در گیاهان، تنها حدود ۱ درصد از انرژی نور خورشید در واقع به زیست توده گیاهی تبدیل می شود، در حالی که در اینجا راندمان را می توان در حدود چهار برابر کرد.

""نمونه ای از تکنیک محققان. (Hann et al, Nature Food 2022)

“با رویکرد خود ما به دنبال شناسایی روش جدیدی برای تولید مواد غذایی بودیم که می تواند از محدودیت هایی که معمولاً توسط فتوسنتز بیولوژیکی تحمیل می شود، عبور کند. ” مهندس شیمی و محیط زیست، رابرت جینکرسون از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، می گوید.

دستگاه تبدیل برق یا الکترولایزر توسعه یافته توسط محققان باید به طور ویژه بهینه می شد تا به عنوان یک محرک رشد عمل کند. ارگانیسم‌های تولیدکننده غذا، که تا حدی به معنای افزایش میزان استات و کاهش میزان نمک تولیدی است.

 

آزمایش‌های بیشتر توسط این تیم نشان داد که خروجی الکترولیز غنی از استات می‌تواند پشتیبانی کند. انواع موجودات از جمله جلبک سبز، مخمر و میسلیوم که قارچ تولید می کند. برای مقایسه، تولید جلبک با استفاده از این روش در مقایسه با فتوسنتز طبیعی حدود چهار برابر انرژی کارآمدتر است.

محصولات لوبیا چشم بلبلی، گوجه فرنگی، تنباکو، برنج، کلزا و نخود سبز همگی توانستند از این روش استفاده کنند. دانشمندان نشان دادند که کربن موجود در استات و بدون نور خورشید رشد می کنند. این فرآیند می تواند علاوه بر فتوسنتز معمولی و همچنین به جای آن استفاده شود.

""گیاهانی که در تاریکی کامل در محیط استات رشد می کنند. (مارکوس هارلند-داناوی/UCR)

“ما دریافتیم که طیف وسیعی از محصولات می توانند استاتی را که ما تهیه کرده ایم گرفته و آن را در بلوک های ساختمانی مولکولی اصلی مورد نیاز ارگانیسم بسازند. برای رشد و شکوفایی،” مارکوس هارلند-داناوی، دانشمند گیاه شناسی و گیاهی از UC Riverside، می گوید.

“با برخی اصلاحات و مهندسی که در حال حاضر روی آن کار می کنیم، ممکن است بتوانیم محصولاتی را پرورش دهیم. با استات به عنوان یک منبع انرژی اضافی برای افزایش بازده محصول.”

فرآیندی که در اینجا شرح داده شده آنقدر چشمگیر است که یکی از برندگان چالش غذای فضای عمیق ناسا است، ویترینی از فناوری نوظهور که روزی می تواند کمک به رشد غذا در فضا: تصور کنید بتوانید محصولات را در پناهگاه‌های زیرزمینی در مریخ پرورش دهید. به عنوان مثال.

 

این فقط من نیست فضایی که در آن فتوسنتز مصنوعی می تواند تغییر شدیدی در تولید مواد غذایی داشته باشد. بحران اقلیمی به معنای که دمای شدید، خشکسالی، سیل، و سایر تهدیدات برای شیوه‌های کشاورزی استاندارد رایج‌تر می‌شوند.

در حالی که فرآیندهایی مانند این بهانه‌ای برای مقابله نکردن با تغییر آب و هوا، آنها می‌توانند به انعطاف‌پذیری بیشتر تولید مواد غذایی کمک کنند و محصولات متوسط ​​را می‌توان در مکان‌های بیشتری – در مناطق شهری بیشتر کشت کرد. ، شاید.

“استفاده از رویکردهای فتوسنتز مصنوعی برای تولید غذا می تواند یک تغییر پارادایم برای نحوه تغذیه مردم باشد،” می گوید جینکرسون. “با افزایش کارایی تولید مواد غذایی، زمین کمتری مورد نیاز است و تاثیر کشاورزی بر محیط زیست کاهش می‌یابد.”

“و برای کشاورزی در محیط‌های غیر سنتی، مانند فضای بیرونی، افزایش بهره‌وری انرژی می‌تواند به تغذیه خدمه بیشتر با ورودی کمتر کمک کنید.”

این تحقیق در غذای طبیعت.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.