Niedawno naukowcy zaproponowali alternatywne do fotosyntezy, czyli elektro-rolnictwo. Metoda ta ma zastąpić fotosyntezę – nie wymaga światła, a do tego radykalnie ogranicza ilość ziemi potrzebnej do upraw.

Wada fotosyntezy

Fotosynteza jest fundamentalną reakcją chemiczną na Ziemi. Energia niezbędna do życia pochodzi ze Słońca, a jej wykorzystanie jest możliwe właśnie dzięki fotosyntezie. Organizmy fotosyntetyzujące potrafią zamieniać światło słoneczne w energię chemiczną, dzięki której rośliny mogą przekształcać światło i CO2 na energię, wytwarzając przy tym tlen. Dzięki fotosyntezie rośliny dostarczają nam pożywienie.

Jednak, według naukowców, fotosynteza jest mało efektywna, jeżeli chodzi o wychwytywanie energii. Raptem około 1% energii świetlnej jest przekształcane przez rośliny w energię chemiczną. Tym problemem zajęli się badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, którzy zaproponowali alternatywne rozwiązanie. Ich nowa metoda, którą określono elektro-rolnictwem, nie wymaga światła słonecznego i jest bardziej efektywna od fotosyntezy.

Zobacz też:Czekolada z laboratorium receptą na zmiany klimatu i wyzysk dzieci?

Czym jest elektro-rolnictwo?

– Jeśli nie będziemy już musieli uprawiać roślin przy użyciu światła słonecznego, możemy oddzielić rolnictwo od środowiska i uprawiać żywność w kontrolowanych warunkach w pomieszczeniach – mówi Robert Jinkerson z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside. – Myślę, że musimy przenieść rolnictwo na następny poziom technologiczny, a kolejnym krokiem musi być produkcja w sposób kontrolowany, oddzielony od natury.

Według wizji kalifornijskich naukowców, elektro-rolnictwo miałoby oznaczać zastąpienie pól uprawnych wielopiętrowymi budynkami, w których uprawiane byłyby rośliny. Panele słoneczne na budynkach lub w ich pobliżu pochłaniałyby promieniowanie słoneczne, a ta energia powodowałaby reakcję chemiczną między CO2 a wodą. W efekcie powstawałby octan, czyli cząsteczka podobna do kwasu octowego, głównego składnika octu.

Następnie octan byłby aplikowany genetycznie zmodyfikowanym roślinom, uprawianym bezglebowo. Metoda ta mogłaby być również wykorzystywana do uprawy grzybów, drożdży i alg.

Badacze wskazują, że kiełkowanie roślin następuje bez udziału światła. Aczkolwiek zdolność ta zanika, gdy rośliny stają się zdolne do fotosyntezy. Odblokowanie szlaku metabolicznego, którego rośliny kiełkujące używają do rozkładu pokarmu przechowywanego w ich nasionach, pozwoliłoby im użyć octanu jako źródła energii.

– Próbujemy ponownie włączyć ten szlak u dorosłych roślin i obudzić ich naturalną zdolność do wykorzystywania octanu – wyjaśnia profesor Jinkerson. – To jest analogiczne do nietolerancji laktozy u ludzi. Jako niemowlęta możemy trawić laktozę z mleka, ale u wielu osób ta ścieżka zostaje wyłączona, gdy dorastają. To w zasadzie ten sam pomysł, tylko dla roślin.

Przeczytaj też: Agrowoltaika sposobem na lepsze plony?

Bardziej wydajna fotosynteza

Naukowcy wskazują również, że opracowana przez nich metoda mogłaby zwiększyć wydajność fotosyntezy.

– Cały sens tego nowego procesu polega na próbie zwiększenia wydajności fotosyntezy – mówi Feng Jiao z Washington University w St. Louis, współautor badań. – W tej chwili mamy wydajność około 4 proc., co jest już cztery razy więcej niż w przypadku fotosyntezy, a ponieważ wszystko jest bardziej wydajne dzięki tej metodzie, ślad węglowy związany z produkcją żywności staje się znacznie mniejszy.

Naukowcy zmodyfikowali genetycznie rośliny tak, aby mogły wykorzystywać octan wraz z fotosyntezą. Natomiast ich głównym celem jest stworzenie roślin, które mogłyby uzyskać całą niezbędną energię z octanu, przy pominięciu fotosyntezy. Dzięki temu nie będą potrzebować światła. Aktualnie trwają badania nad pomidorami i sałatą, natomiast wkrótce naukowcy chcą wziąć przebadać swoją metodą takie rośliny, jak zboża i słodkie ziemniaki.

– W przypadku roślin nadal jesteśmy w fazie badań i rozwoju, próbując sprawić, by wykorzystywały octan jako źródło węgla – wskazuje Jinkerson. – Rośliny nie ewoluowały, aby rosnąć w ten sposób, ale robimy postępy. Grzyby, drożdże i algi można uprawiać w ten sposób już dziś, więc myślę, że te zastosowania mogłyby zostać skomercjalizowane w pierwszej kolejności, a rośliny później.

Opracowana metoda mogłaby pomóc z rosnącym popytem na żywność i wyzwaniami związanymi z jej produkcją wynikającymi ze zmian klimatycznych. Co więcej, poprzez poprawę wydajności i zmniejszenie wykorzystania gruntów, znaczna część lądu na Ziemi mogłaby pozostać zdziczała, aby przywrócić ekosystemy wspierające naturalną sekwestrację węgla. Ponadto, systemy elektro-rolnictwa mogą być wdrażane w ekstremalnych środowiskach, takich jak pustynie lub miasta – wszędzie tam, gdzie trudno uprawia się żywność. Elektro-rolnictwo mogłoby również pomóc uniknąć drastycznych skoków cen żywności poprzez zmniejszenie wpływu ekstremalnych warunków pogodowych i lokalizację produkcji żywności.

Czy tak się stanie? Czas pokaże…

Czytaj też: Produkcja żywności bez gleby? 17 tys. ton jedzenia ze szklarni z łupkami kokosowymi

Źródło: dzienniknaukowy.pl, cell.com

Fot.: Canva (Zolnierek/Getty Images Pro, Davi Piaia/Getty Images)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.