کشاورزی بدون احتیاج به نور خورشید امکان پذیر شد
نیو وبلاگ: دانشمندان راهی برای دور زدن نیاز گیاهان به فتوسنتز زیستی و تولید غذا مستقل از نور خورشید با استفاده از فتوسنتز مصنوعی بوجود آورده اند.
به گزارش نیو وبلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از ساینس دیلی، در این فناوری از یک فرایند 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 فرایند 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 احتیاج به فتوسنتز زیستی و ایجاد غذا مستقل از نور خورشید با استفاده از فتوسنتز مصنوعی یافته اند.
در این مطالعه که در مجله ی Nature Food انتشار یافته است، از یک فرایند 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 متد جدیدی برای تولید مواد غذایی بودیم که از محدودیت های معمول که در نتیجه احتیاج به فتوسنتز ایجاد می شود، عبور کند.
به منظور 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 فرایند مقدار اَسِتات ساخته شده افزوده شد در حالیکه میزان نمک مصرفی کاهش پیدا کرد و در نتیجه بالاترین سطح اَسِتات ساخته 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 میتوان در تاریکی، مستقیماً بر روی الکترولیزگر غنی از اَسِتات، رشد داد. تولید جلبک با این فناوری تقریباً چهار برابر کارآمدتر از تولید آن به صورت سنتی با فتوسنتز است. تولید مخمر با این روش هم 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. به صورت 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 تکنولوژی برای کشت گیاهان زراعی هم 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 سخت 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. همینطور میتوان محصولات کشاورزی را در شهرها و سایر مناطقی که هم اکنون برای کشاورزی نامناسب هستند، کشت داد و حتی برای کاوشگران فضایی در آینده هم غذا فراهم نمود.
این رویکرد به چالش غذایی فضای عمیق ناسا(NASA's Deep Space Food Challenge) هم عرضه 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 میتوان غذایی سالم، مغذی و خوش خوراک برای مأموریت های فضایی طولانی مدت تهیه کرد.
منبع: نیو وبلاگ
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب