دانشمندان راهی برای رشد گیاهان در تاریکی کامل پیدا کرده اند – کابینت Lin


دانشمندان روشی را برای فتوسنتز مصنوعی برای رشد گیاهان بدون نور خورشید ابداع کرده‌اند که می‌تواند به روش‌های جدیدی برای رشد غذا در زمین و شاید روزی در مریخ منجر شود.

طی میلیون ها سال تکامل، فتوسنتز در گیاهان به عنوان راهی برای تبدیل آب، دی اکسید کربن و انرژی نور خورشید به زیست توده گیاهی و غذایی که می خوریم تکامل یافته است.

اما محققان، از جمله محققان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید در ایالات متحده، می گویند این فرآیند طبیعی ناکارآمد است و تنها حدود ۱ درصد از انرژی نور خورشید به گیاه می رسد.

آنها در حال حاضر در حال ارزیابی روش‌های تولید محصولاتی مانند لوبیا چشم بلبلی، گوجه‌فرنگی، تنباکو، برنج، کلزا و نخود سبز هستند که در تاریکی از استات کربن استفاده می‌کنند.

تصور کنید یک روز کشتی های غول پیکر در حال پرورش گوجه فرنگی در تاریکی در مریخ هستند – این کار در آینده چقدر در مریخ آسان خواهد بود؟ مارتا اوروزکو-کاردناس، مدیر مرکز تحقیقات تغییر گیاهان رودخانه دانشگاه کالیفرنیا گفت.

مطالعه جدیدی که هفته گذشته در Nature Food منتشر شد نشان می دهد که چگونه دانشمندان راهی برای تولید غذای مستقل از نور خورشید با استفاده از فتوسنتز مصنوعی پیدا کرده اند.

محققان از یک فرآیند شیمیایی دو مرحله ای برای تبدیل دی اکسید کربن، الکتریسیته و آب به استات – شکلی از اجزای اصلی سرکه – استفاده کردند.

آنها گفتند ارگانیسم های تولید کننده غذا از استات برای رشد در تاریکی استفاده می کنند.

دانشمندان گفتند با استفاده از صفحات خورشیدی برای تولید الکتریسیته برای نیرو دادن به واکنش شیمیایی، این سیستم می تواند کارایی تبدیل نور خورشید به غذا را افزایش دهد و آن را برای برخی از غذاها ۱۸ برابر کارآمدتر کند.

آنها از الکترولیز یا وسایلی استفاده می کردند که از الکتریسیته برای تبدیل مواد خام مانند دی اکسید کربن به مولکول ها و محصولات مفید استفاده می کردند.

سپس دانشمندان خروجی الکترولیز را برای حمایت از رشد ارگانیسم‌های تولیدکننده غذا و ادغام تمام اجزای سیستم بهینه کردند.

با این سیستم جدید، محققان می توانند مقدار استات را افزایش دهند و در عین حال میزان نمک را کاهش دهند و در نتیجه بالاترین سطح استات تولید شده در الکترولیز را به دست آورند.

رابرت جنکینسون، نویسنده مقاله از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، گفت: با رویکرد خود، ما به دنبال شناسایی روش جدیدی برای تولید مواد غذایی بودیم که می‌تواند محدودیت‌های معمول فتوسنتز بیولوژیکی را دور بزند.

Feng Jiao، یکی دیگر از شرکت‌های مطالعه، گفت: «با استفاده از جدیدترین تجهیزات الکترولیز دو مرحله‌ای که در آزمایشگاه ما توسعه یافته است، ما توانستیم به انتخاب بالایی برای استات که از طریق مسیرهای الکترولیز دی اکسید کربن معمولی در دسترس نیست، دست یابیم. – نویسنده از دانشگاه دلاور.

محققان می گویند که طیف وسیعی از موجودات مولد غذا، از جمله جلبک های سبز، مخمرها و قارچ های میکوریز، می توانند مستقیماً در تاریکی مستقیماً روی خروجی الکترولیت غنی از استات رشد کنند.

آنها گفتند که تولید جلبک با استفاده از این فناوری چهار برابر کارآمدتر از رشد طبیعی با استفاده از فتوسنتز طبیعی است و تولید مخمر حدود ۱۸ برابر کارآمدتر از کشاورزی معمولی است.

ما توانستیم ارگانیسم های تولید کننده غذا را بدون کمک فتوسنتز بیولوژیکی رشد دهیم. الیزابت هان، نویسنده این مطالعه گفت: «معمولاً این موجودات بر روی پلی ساکاریدهای مشتق شده از گیاه یا ورودی های روغنی رشد می کنند – محصول فتوسنتز بیولوژیکی که میلیون ها سال پیش انجام شده است.

دکتر هان گفت: «این فناوری روش بسیار کارآمدتری برای تبدیل انرژی خورشیدی به غذا نسبت به تولید مواد غذایی است که بر فتوسنتز بیولوژیکی متکی است.

محققان می گویند طیف وسیعی از محصولات می توانند استات تولید شده را گرفته و آن را به بلوک های ساختمانی مولکولی اساسی مورد نیاز برای رشد و شکوفایی موجودات تبدیل کنند.

دانشمندان گفتند که ترکیب این رویکرد با سیستم‌های موجود برای تولید انرژی از نور خورشید «می‌تواند کارایی تبدیل انرژی خورشیدی به غذا را در مقایسه با فتوسنتز طبیعی حدود چهار برابر افزایش دهد» و افزودند که این فناوری می‌تواند «تصور مجددی از نحوه تولید غذا در به شیوه ای کنترل شده.” “در دسترس بودن.” “مناطق.”

دانشمندان گفتند که راه اندازی محصولات مبتنی بر خورشید و تولید آنها با استفاده از فتوسنتز مصنوعی می تواند درهای تولید غذا را در سخت ترین شرایط بحران آب و هوایی ناشی از انسان و چالش های امنیت غذایی باز کند.

استفاده از تکنیک های فتوسنتز مصنوعی برای تولید غذا می تواند یک تغییر پارادایم در نحوه غذا خوردن افراد باشد. دکتر جنکرسون گفت: با افزایش راندمان تولید مواد غذایی، نیاز به زمین کاهش می یابد و تاثیر کشاورزی بر محیط زیست کاهش می یابد.

و برای کشاورزی در محیط‌های غیر سنتی، مانند فضای باز، افزایش بهره‌وری انرژی می‌تواند به تغذیه خدمه بیشتر با ورودی‌های کمتر کمک کند.»