Ученые нашли способ выращивать продукты питания без солнечного света

Искусственный фотосинтез может полностью изменить способ выращивания сельскохозяйственных культур. Исследовательская группа из сотрудников Калифорнийского университета в Риверсайде и Делавэрского университета нашла способ создать растительную пищу, независимую от солнечного света, с помощью искусственного фотосинтеза.

При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород. Все это происходит под действием энергии света. Однако только около 1% этой энергии попадает в растение.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Food, рассказывается об использовании двухэтапного электрокаталитического процесса. Сначала углекислый газ расщепляется на одном электролизере на смесь газов, в том числе и монооксид углерода (CO), далее на втором электролизере при помощи медного катализатора CO превращается в ацетат — основной компонент уксусной кислоты, который и служит источником углерода и энергии для растений. Для выработки электроэнергии ученые использовали солнечные батареи, однако можно использовать и другие источники света.

Эксперименты показали, что в ацетатной среде, полученной в результате электролиза, можно выращивать широкий спектр пищевых организмов, в том числе зеленые водоросли, дрожжи и мицелий с плодовыми телами. Производство водорослей с помощью этой технологии примерно в четыре раза более энергоэффективно, чем их выращивание на свету, а дрожжей — примерно в 18 раз по сравнению с выращиванием с использованием сахара.

Также был изучен потенциал использования этой технологии для выращивания сельскохозяйственных культур. Выяснилось, что помидоры, табак, рис, рапс и зеленый горошек способны расти в темноте с искусственным фотосинтезом.

Искусственный фотосинтез открывает возможности для выращивания продуктов питания в сложных условиях, в том числе связанных с антропогенным изменением климата. Засухи, наводнения и сокращение доступности земли были бы меньшей угрозой для глобальной продовольственной безопасности, если бы сельскохозяйственные культуры для людей и животных выращивались в менее ресурсоемкой контролируемой среде. Урожай также можно выращивать в городах и других районах, в настоящее время непригодных для сельского хозяйства, и даже обеспечить продовольствием будущих исследователей космоса.