Выращивание растений без света: спасет ли нас искусственный фотосинтез?
Анатолий Шуклецов - 18.10.22 Без фотосинтеза, при котором растения производят кислород, жизнь на Земле была бы невозможна. Однако процесс, посредством которого зелень одновременно получает питательные вещества, очень неэффективен. И теперь ученые придумали, как его существенно «улучшить»
Фотосинтез — важнейший процесс жизни на голубой планете, в ходе которого углекислый газ и вода превращаются в кислород и сахара. Он происходит в хлоропластах растений, водорослей, цианобактерий или некоторых бактерий, а его движущей силой является солнечный свет. Однако последнее исследование ученых из Калифорнийского университета преодолело воображаемый световой барьер и, похоже, проложило путь индустрии искусственного фотосинтеза и выращивания сельскохозяйственных культур в темноте.
Фото: znanie-svet.ru
Куда не может зайти солнце...
Для фотосинтеза растение использует только 1% солнечного света, которое оно получает в день, и поэтому производство веществ, необходимых для его успешного роста, очень ограничено. Поэтому специалисты сосредоточились на том, как снабдить флору необходимыми природными ресурсами, которые можно было бы эффективно использовать сразу же, в местах, где мало светит солнце — например, в холлах.
Основой решения стали солнечные батареи: однако ученые собирались использовать полученную энергию не для освещения мощных ламп, имитирующих солнечный свет, а для непосредственного производства живительных веществ. Смесь углекислого газа и воды с помощью электролиза разлагали на элементы, из которых затем получали ацетат — основной компонент уксусов. И это обеспечит растения всем питанием, которое они получили бы в результате фотосинтеза в нормальных условиях.
Освободиться от оков
Революционный характер нового продукта заключается, прежде всего, в его эффективности. Искусственное производство питательных веществ в четыре раза эффективнее, чем снабжение самих растений: из того же количества вводимых элементов и света можно создать в четыре раза больше живительных веществ. «Оплодотворенная» таким образом растительность не нуждается в свете для жизни и прекрасно себя чувствует даже в абсолютной темноте. «Мы искали способ вырваться из оков фотосинтеза», — объясняет инженер-эколог Роберт Джинкерсон из Калифорнийского университета.
Согласно последним экспериментам, полученная жидкость может питать зеленые водоросли, дрожжи и грибки. В то же время первые из упомянутых в темноте приносили в четыре раза больше прибыли, чем в обычных условиях, а дрожжи даже в восемнадцать раз лучше. Однако ацетат также подходит для томатов, гороха, табака, риса и канолы.
«Мы обнаружили, что это помогает выращивать целый ряд культур. Со временем, с помощью скрещивания и генной инженерии, мы сможем вывести культуры, которые будут использовать ацетат в качестве дополнительного источника энергии, повышая урожайность», — добавляет Маркус Харланд-Дунауэй из того же университета.
Фото: znanie-svet.ru
На Земле или в космосе
Это настолько продвинутый и ориентированный на будущее метод, что НАСА выбрало его победителем конкурса Deep Space Food Challenge в поисках пищевых инноваций. Это поможет в выращивании не только на Земле, но и в космосе: таким образом, растения могли бы процветать в подземных базах на Луне, в недрах космических кораблей и на Марсе.
Этот процесс также потенциально помогает в борьбе с глобальным потеплением, когда традиционные места для выращивания сельскохозяйственных культур сокращаются, и фермерам приходится прибегать к альтернативным решениям.
Комментарии