Выращивание овощей в темноте. Вероятность доказана
Томаты, огурцы и вообще – любые овощи – не растут без света. Большинству из нас это известно с детства. Но группа учёных из Калифорнийского университета в Риверсайде бросила вызов этой, казалось бы, непреложной истине. Возможно ли вырастить овощи без солнца и света вообще? Утверждается, что – да.
На этой неделе стало известно, что ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде и Делавэрского университета заявили, что нашли способ преодолеть один из ключевых барьеров в росте и развитии растений – недостаток или даже полное отсутствие света. По сообщениям в пресс-релизе университета, учёным удалось «убедить растения» расти в полной темноте, причём с большей эффективностью, чем на свету. Исследование опубликовано в открытом доступе на научном портале Nature Foods.
Сообщается, что команда учёных использовала двухэтапный процесс для преобразования углекислого газа, электричества и воды в ацетат. Растения потребляли ацетат и могли, за счёт этого, расти в темноте.
«Мы стремились определить новый способ производства пищи, который мог бы преодолеть ограничения, обычно накладываемые биологическим фотосинтезом»,
— сказал в своем заявлении один из авторов исследования Роберт Джинкерсон.
Чтобы объединить все компоненты системы вместе, мощность электролизера была оптимизирована для поддержки роста пищевых организмов.
Электролизеры — устройства, которые используют электричество для преобразования сырья, такого как, например, углекислый газ, в полезные молекулы и продукты.
Количество производимого ацетата было увеличено, а количество используемой соли уменьшено, что привело к самым высоким уровням ацетата, когда-либо произведенным в электролизере на сегодняшний день.
«Используя современную двухступенчатую тандемную установку для электролиза CO2, разработанную в нашей лаборатории, мы смогли добиться высокой селективности по отношению к ацетату, который не может быть получен с помощью обычных способов электролиза CO2»,
— рассказал один из авторов исследования автор Фэн Цзяо из Делаверского Университета.
Эксперименты показали, что выращивать пригодные в пищу организмы можно в темноте прямо на выходе электролизера, богатого ацетатом, включая такие как зеленые водоросли, дрожжи и грибковый мицелий, из которого, затем, можно производить грибы.
Оказалось, что производство водорослей с помощью этой технологии примерно в четыре раза более энергоэффективно, чем выращивание их с традиционным фотосинтезом.
Производство дрожжей показало себя примерно в 18 раз более энергоэффективным, чем при их обычном выращивании с использованием кукурузного сахара.
«Мы смогли выращивать организмы, производящие пищу, без участия биологического фотосинтеза. Как правило, эти организмы культивируются на сахаре, полученном из растений, или на сырье, полученном из нефти, которая является продуктом биологического фотосинтеза, имевшего место миллионы лет назад.
Эта технология является более эффективным методом превращения солнечной энергии в продукты питания по сравнению с производством продуктов питания, основанным на биологическом фотосинтезе»,
— заявила Элизабет Ханн, соавтор исследования.
Также был изучен потенциал использования этой технологии для выращивания сельскохозяйственных культур. Вигна, томаты, табак, рис, рапс и зелёный горошек способны утилизировать углерод из ацетата при выращивании этих культур в темноте.
«Мы обнаружили, что широкий спектр сельскохозяйственных культур может использовать предоставленный нами ацетат и превращать его в основные молекулярные строительные блоки, необходимые организму растения для роста и процветания.
Благодаря селекции и инженерии, над которыми мы сейчас работаем, мы могли бы выращивать культуры с ацетатом в качестве дополнительного источника энергии для повышения урожайности», — сказал Маркус Харланд-Дунауэй, один из авторов исследования.
Снижая зависимость сельского хозяйства почти что полной зависимости от солнца, искусственный фотосинтез открывает дверь к бесчисленным возможностям выращивания продуктов питания во все более сложных условиях.
Если бы сельскохозяйственные культуры для питания людей и животных выращивались в менее ресурсоемкой контролируемой среде, засухи, наводнения, недостаточное количество солнца в северных регионах, а также сокращение доступности земель и увеличение стоимости производственных площадей, были бы меньшей угрозой для продовольственной безопасности.
Благодаря развитиям подобных идей, урожай можно было бы выращивать в городах и других районах, в настоящее время считающихся непригодными для сельского хозяйства. Технология позволила бы также обеспечить продовольствием будущих исследователей космоса.
--
Автор: Илья Болгов
Фото: Маркус Харланд-Данауэй/UCR
По материалам отдела новостей Калифорнийского университета в Риверсайд и портала Nature Food