کشاورزی بدون نیاز به نور خورشید میسر شد

خرید بک لینک: دانشمندان راهی برای دور زدن نیاز گیاهان به فتوسنتز زیستی و تولید غذا مستقل از نور خورشید با بهره گیری از فتوسنتز مصنوعی به وجود آورده اند.
به گزارش خرید بک لینک به نقل از ایسنا و به نقل از ساینس دیلی، در این فناوری از یک پروسه الکتروکاتالیستی دو مرحله ای برای تبدیل دی اکسید کربن، الکتریسیته و آب به اَسِتات استفاده می شود. سپس ارگانیسم های تولید کننده غذا برای رشد در تاریکی می توانند اَسِتات به دست آمده را مصرف کنند. علاوه بر آن، این سیستم ترکیبی آلی- معدنی می تواند بازدهی نور خورشید را افزایش دهد که در بعضی از غذاها تا ۱۸ برابر کارآمدتر خواهد بود.
میلیونها سال است که فتوسنتز در گیاهان تکامل یافته تا آب، دی اکسید کربن و انرژی نور خورشید را به زیست توده گیاهی و غذاهایی که می خوریم تبدیل کند. با این وجود، این پروسه بسیار ناکارآمد است و تنها حدود یک درصد از انرژی موجود در نور خورشید به گیاهان می رسد. دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا ریورساید(UC Riverside) و دانشگاه دلاور(Delaware) راهی برای دور زدن نیاز به فتوسنتز زیستی و ایجاد غذا مستقل از نور خورشید با بهره گیری از فتوسنتز مصنوعی یافته اند.
در این مطالعه که در مجله ی Nature Food انتشار یافته است، از یک پروسه الکتروکاتالیستی دو مرحله ای برای تبدیل دی اکسید کربن، الکتریسیته و آب به اَسِتات، استفاده می شود. سپس ارگانیسم های تولید کننده غذا برای رشد در تاریکی، این ماده را مصرف می کنند.
رابرت جینکرسون(Robert Jinkerson)، از نویسندگان این مقاله و استادیار مهندسی شیمی و محیط زیست دانشگاه ریورساید، می گوید: ما با این رویکرد به دنبال شناسایی روش جدیدی برای تولید مواد غذایی بودیم که از محدودیت های معمول که در نتیجه نیاز به فتوسنتز ایجاد می شود، عبور کند.
بمنظور ادغام تمام اجزای سیستم با یکدیگر، خروجی الکترولیزگر(electrolyzer) برای پشتیبانی از رشد ارگانیسم های تولید کننده غذا، بهینه سازی شد. الکترولیزگرها، دستگاه هایی هستند که از الکتریسیته برای تبدیل مواد خام مانند دی اکسید کربن به مولکول ها و محصولات مفید استفاده می نمایند. در این پروسه مقدار اَسِتات تولید شده افزوده شد در صورتیکه میزان نمک مصرفی کم شد و در نتیجه بالاترین سطح اَسِتات تولید شده در یک الکترولیزگر تا به امروز تولید شد.
آزمایش ها نشان داد که طیف وسیعی از ارگانیسم های تولیدکننده غذا همچون جلبک های سبز، مخمرها و میسلیوم های قارچ را می توان در تاریکی، مستقیماً بر روی الکترولیزگر غنی از اَسِتات، رشد داد. تولید جلبک با این فناوری تقریباً چهار برابر کارآمدتر از تولید آن بصورت سنتی با فتوسنتز است. تولید مخمر با این روش نیز تقریباً ۱۸ برابر از نظر انرژی، کارایی بیشتری نسبت به روش های دیگر دارد.
الیزابت هان(Elizabeth Hann) از نویسندگان این مطالعه می گوید: ما توانستیم ارگانیسم های تولید کننده غذا را بدون فتوسنتز زیستی رشد دهیم. بطور معمول، این موجودات بر روی قندهای مشتق شده از گیاهان یا مواد اولیه حاصل از نفت که محصول فتوسنتز زیستی انجام شده در میلیونها سال قبل هستند، کشت می شوند. این فناوری روش کارآمدتری برای تبدیل انرژی خورشیدی به غذا است.
پتانسیل استفاده از این فنآوری برای کشت گیاهان زراعی نیز مورد بررسی قرار گرفت. لوبیا چشم بلبلی، گوجه فرنگی، تنباکو، برنج، کانولا و نخود سبز همگی قادر به استفاده از کربن اَسِتات و رشد در تاریکی بودند.
مارکوس هارلند داناوی(Marcus Harland-Dunaway) یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، می گوید: ما دریافتیم که طیف وسیعی از محصولات می توانند اَسِتاتی را که ما تهیه کرده ایم مصرف کنند.
با رهایی کشاورزی از وابستگی کامل به نور خورشید، فتوسنتز مصنوعی درب را به روی امکانات بی شماری برای کشت مواد غذایی تحت شرایط مشکل تر باز می کند. اگر محصولات برای انسان و حیوانات در محیط هایی با منابع کمتر و کنترل شده رشد کنند، دیگر خشکسالی، سیل، و کاهش دسترسی به خاک، تهدیدی برای امنیت غذایی جهانی نخواهد بود. همین طور می توان محصولات کشاورزی را در شهرها و سایر مناطقی که هم اکنون برای کشاورزی نامناسب هستند، کشت داد و حتی برای کاوشگران فضایی در آینده نیز غذا فراهم نمود.
این رویکرد به چالش غذایی فضای عمیق ناسا(NASA’s Deep Space Food Challenge) نیز ارائه شد و از مرحله اول این چالش عبور کرد. چالش غذایی فضای عمیق فضایی یک مسابقه بین المللی است که در آن جوایزی به تیم های برنده اهدا می شود. این تیم ها باید فناوری های غذایی جدید و متحول کننده ای ارائه نمایند که در آنها با حداقل مواد اولیه می توان غذایی سالم، مغذی و خوش خوراک برای ماموریت های فضایی طولانی مدت تهیه کرد.

منبع:

دسته‌ها