Az „elektromos mezőgazdasággal” a növények sötétben és 94%-kal kisebb földterületen is képesek lehetnek élelmiszert termelni, állítják biomérnökök.
A fotoszintézis, az a kémiai reakció, amely szinte minden életet lehetővé tesz a Földön, rendkívül kevéssé hatékonyan köti meg a fényenergiát – annak mindössze 1%-a alakul át kémiai energiává a növényben.
A Joule című Cell Press folyóiratban október 23-án megjelent, távlatos tanulmányukban biomérnökök az élelmiszer-termelés radikálisan új módszerét javasolják, amelyet „elektrológiának” neveztek el. A módszer lényegében a fotoszintézist helyettesíti egy napenergiával működő kémiai reakcióval, amely a CO2-t hatékonyabban alakítja át szerves molekulává, amelyet aztán genetikailag módosított növények gyakorlatilag „elfogyasztanának”.
A kutatók becslése szerint ha az Egyesült Államokban az összes élelmiszert az elektrológia segítségével állítanák elő, 94%-kal csökkenthető lenne a mezőgazdasághoz szükséges földterület nagysága. A módszerrel az űrben is lehetne élelmiszert termeszteni. Ha a növénytermesztéshez már nincs szükség napfényre, akkor a mezőgazdaságot függetleníthetjük a környezettől, és beltéren, ellenőrzött környezetben is termeszthetünk élelmiszert.
A lényeg a fényenergia hatékonyabb hasznosítása
Az elektrológia használatával a növénytermesztésre szolgáló földeket többszintes épületekkel helyettesítenék. Az épületeken vagy azok közelében elhelyezett napelemek elnyelnék a napsugárzást. Ennek energiája a CO2 és a víz közötti kémiai reakció előidézésére szolgálna, amelynek során acetát keletkezne, egy olyan molekula, amely az ecetsavhoz, az ecet fő összetevőjéhez hasonlít. Az acetátot ezután a hidroponikusan termesztett növények táplálására használnák fel.
A módszer más élelmiszer-alapanyag szervezetek termesztésére is alkalmazható lenne, mivel az acetátot a gombák, az élesztőgombák és az algák természetes módon felhasználják. Ezzel nőne a fotoszintézis hatékonysága. Jelenleg ugyanis a kutatók szerint körülbelül 4%-os hatékonyságnál tartunk, ami már négyszer magasabb, mint a fotoszintézisé, és mivel ezzel a módszerrel minden hatékonyabb, az élelmiszer előállításához kapcsolódó CO2-lábnyom sokkal kisebb lesz.”
A kutatók az acetátot fogyasztó növények géntechnológiával történő létrehozásához egy olyan anyagcsere-útvonalat használnak, amelyet a csírázó növények a magokban tárolt táplálék lebontására használnak. Ez az útvonal kikapcsol, amint a növények képesekké válnak a fotoszintézisre, de ha visszakapcsolják, akkor az acetátot energia- és szénforrásként használhatják.
Ez a folyamat analóg az emberek laktóz-intoleranciájával, ugyanis csecsemőként képesek vagyunk megemészteni a tejben lévő laktózt, de sok embernél ez az útvonal kikapcsolódik, mire felnőnek.
Részleges eredmények már vannak
A csapat a kutatásokat egyelőre a paradicsomra és a salátára összpontosítja, de azt tervezik, hogy a jövőben olyan magas kalóriatartalmú alapnövényekre is áttérnek, mint a manióka, az édesburgonya és a gabonafélék. Jelenleg olyan növényeket sikerült létrehozniuk, amelyek a fotoszintézis mellett acetátot is tudnak használni. A cél viszont olyan növények létrehozása, amelyek minden szükséges energiát acetátból tudnak kinyerni, vagyis nem nincs szükségük fényre.
A növények esetében tehát még további lépésekre van szükség. A gombákat, az élesztőt és az algákat azonban ma már lehet így termeszteni, ezért ezeknél kereskedelmi jelentősége is van az elképzelésnek. Ezenfelül a folyamat hatékonyságán, illetve a költségek csökkentésén is dolgoznak a kutatók.
Fotó: Pixabay
