Trồng trọt, không cần mặt trời
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một phương pháp mới để trồng cây bằng cách sử dụng quang hợp nhân tạo, hoàn toàn không cần ánh sáng mặt trời.
Thực vật đang phát triển trong bóng tối hoàn toàn trong môi trường axetat thay thế quá trình quang hợp sinh học.
Ảnh của Marcus Harland-Dunaway / UCR.
Quang hợp là một trong những công thức tinh túy nhất của cuộc sống. Thực vật kết hợp ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide để tạo ra oxy, cùng với các chất dinh dưỡng mà sinh vật cần để phát triển.
Giờ đây, các nhà khoa học đã tìm ra cách loại bỏ ánh sáng mặt trời ra khỏi phương trình.
Trong một nghiên cứu mới được thực hiện bởi Đại học California, Riverside và Đại học Delaware, các nhà nghiên cứu đã trồng thành công cây bằng cách sử dụng quang hợp nhân tạo - nghĩa là cây không cần tiếp xúc với ánh sáng mặt trời để phát triển hiệu quả. Thay vào đó, cây trồng dựa vào axetat - một hợp chất hóa học mà thực vật có thể sử dụng để phát triển - được sản xuất trong phòng thí nghiệm không có ánh nắng mặt trời.
Các nhà nghiên cứu đã tìm ra nhu cầu về ánh sáng mặt trời bằng cách sử dụng quy trình điện xúc tác, trong đó nước, điện và carbon dioxide được sử dụng để sản xuất axetat. Sau đó, axetat sẽ thay thế nhu cầu glucose của thực vật, mà thực vật tạo ra và tiêu thụ như một phần của quá trình quang hợp truyền thống.
Khi axetat được tạo ra, các nhà nghiên cứu sẽ thêm nó vào các lọ, trong đó cây phát triển theo phương pháp thủy canh. Đối với quá trình này, các nhà nghiên cứu sử dụng một công cụ được gọi là máy điện phân ac arbon dioxide. Theo một thông cáo báo chí , máy điện phân là “thiết bị sử dụng điện để chuyển đổi các nguyên liệu thô như carbon dioxide thành các phân tử và sản phẩm hữu ích”. Trong trường hợp này, máy điện phân sử dụng điện để biến carbon dioxide thành axetat.
Công nghệ này không hoàn toàn hoạt động mà không có ánh nắng mặt trời. Trong trường hợp này, điện năng thu được để tạo ra axetat đến từ các tấm pin mặt trời. Tuy nhiên, cây cối vẫn không ngâm mình trong bất kỳ tia nắng mặt trời nào.
Với axetat là nguồn thực phẩm thay thế, cây cối không chỉ có thể phát triển trong bóng tối hoàn toàn, một số cây thậm chí còn phát triển mạnh. Theo nghiên cứu, đối với một số loài thực vật, quá trình trong bóng tối hiệu quả gấp 18 lần so với quá trình quang hợp với ánh sáng mặt trời.
Không giống như quá trình nhân tạo, quang hợp sinh học không hoàn toàn tiết kiệm năng lượng. Theo nghiên cứu, thực vật thường chỉ sử dụng một phần trăm năng lượng có trong ánh sáng mặt trời.
Elizabeth Hann, một ứng viên tiến sĩ tại Jinkerson Lab và đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “ Công nghệ này là một phương pháp hiệu quả hơn để biến năng lượng mặt trời thành thực phẩm, so với sản xuất thực phẩm dựa vào quang hợp sinh học. một thông cáo báo chí .
Các nhà nghiên cứu đã thành công với các loại cây lấy lương thực như gạo, ớt jalapeños, cà chua, đậu xanh và rau diếp, ngoài ra còn có thể trồng nấm men, tảo và nấm sản xuất nấm.
Sự đổi mới mở ra cánh cửa cho việc trồng trọt trong nhà thành công hơn, với ít nhu cầu sử dụng đất ngoài trời hơn khi nói đến sự phát triển của cây trồng trong tương lai. Ngoài việc trồng trọt trong nhà hiệu quả hơn ở đây trên Trái đất, quy trình này còn cung cấp một giải pháp khả thi cho việc trồng trọt ngoài thế giới này.
Robert Jinkerson, trợ lý giáo sư kỹ thuật hóa học và môi trường UC Riverside và là tác giả tương ứng của nghiên cứu, cho biết: “Sử dụng các phương pháp quang hợp nhân tạo để sản xuất thực phẩm có thể là một sự thay đổi mô hình về cách chúng ta cung cấp thức ăn cho mọi người. Bằng cách tăng hiệu quả sản xuất lương thực, cần ít đất hơn, giảm bớt tác động của nông nghiệp đối với môi trường. Và đối với nông nghiệp trong môi trường phi truyền thống, như ngoài không gian, việc tăng hiệu suất năng lượng có thể giúp cung cấp thêm lương thực cho các thuyền viên với ít đầu vào hơn ”.
