A Kaliforniai Egyetem (Riverside) és a Delaware-i Egyetem biológusokból és mérnökökből álló csapata mesterséges fotoszintézis rendszert hozott létre, hogy ötleteket találjon a növekvő globális élelmiszerigény megoldására. Bár a szerves fotoszintézis nyilvánvaló és szerves folyamata a termékek előállításának, de a tudósok szerint "nem hatékony". Eközben mesterséges fotoszintézis rendszerük a természetesnél akár 18-szor gyorsabban képes terméshozamot produkálni.
A rendszer egy kétlépcsős elektrokatalitikus folyamatot használ, hogy a szén-dioxidot és a vizet elektromossággal acetáttá alakítsa. A növények ezután az acetátot sötétben tudják elfogyasztani, ahol az anyagot energiává alakítják. A napfény így kikerül a folyamatból, kivéve egy ironikus elemet, mert a rendszer napelemeket használ az acetáttá alakításért felelős elektrolízisüzem működtetésére.
A tudósok kísérletükben élesztő, élelmiszernek megfelelő gomba és fotoszintetizáló zöld alga növekedését tesztelték a sötétségbe burkolt acetátos közegben. Megállapították, hogy az algák négyszer gyorsabban növekedhetnek az általuk alkalmazott technológiával, míg az élesztő 18-szor hatékonyabban termeszthető. A csapat azt is megvizsgálta, hogy a rendszert egyszer majd saláta, rizs, zöldborsó, repce, paradicsom és paprika termesztésére is használják, bár ezekkel a növényekkel kapcsolatos konkrét kísérletek még korlátozottak.
"Azt találtuk, hogy a növények széles skálája képes az általunk előállított acetátot felhasználni, és beépíteni a növekedéshez és a gyarapodáshoz szükséges fő molekuláris építőelemeikbe. Némi nemesítéssel és mérnöki munkával, amelyen jelenleg dolgozunk, talán képesek leszünk olyan növényeket termeszteni, amelyekben az acetát extra energiaforrásként növeli a terméshozamot" - mondta Marcus Harland-Dunaway, a tanulmány társvezető szerzője a UC Riverside sajtóközleményében.
A mesterséges fotoszintézis rendszer az nagyobb, modern mezőgazdasági kirakós játék egyik darabja lehet. Egyes magánvállalkozások, azon dolgoznak, hogy gyümölcsöket, zöldségeket és fűszernövényeket termeljenek beltérben. Hasonló technológiákat lehetne alkalmazni az űrben történő élelmiszertermelésre is.
"A mesterséges fotoszintézist alkalmazó módszerek paradigmaváltást jelenthetnek az élelmiszertermelésben és a táplálkozásában. Az élelmiszertermelés hatékonyságának növelésével kevesebb földterületre van szükség, ami csökkenti a mezőgazdaság környezetre gyakorolt hatását. A nem hagyományos környezetben, például a világűrben folytatott mezőgazdaság esetében pedig a megnövekedett energiahatékonyság segíthet abban, hogy kevesebb ráfordítással legénység több tagját etethessük" - mondta a tanulmány szerzője, Robert Jinkerson, a UC Riverside vegyész- és környezetmérnöki tanszékének docense.
