Поглед в бъдещето

Фотосинтезата е в основата на целия живот на Земята и причината, поради която съществуваме. Въпреки това, тъй като ефективността ѝ при преобразуване на светлинна енергия в химическа енергия е само 1%, има място за подобрение. Това е мястото, където идва брилянтното ново изобретение, наречено „електро-земеделие“.

Някои талантливи биоинженери предлагат алтернатива на фотосинтезата, която обещава много подобрено преобразуване на енергия чрез електроземеделие.

Електроземеделие за производство на храни

Какво ще стане, ако растенията могат да бъдат генетично модифицирани, за да „консумират“ органична молекула, произведена от задвижвана от слънчева енергия химическа реакция, която преобразува CO2 по-ефективно от фотосинтезата?

Идеята е, че с електроземеделието нашата зависимост от земята ще намалее драстично. Представете си това: 94% намаление на земята, необходима за селското стопанство, ако цялата храна се произвежда по този метод.

Това дори може да реши трудния проблем с производството на храна в космоса. С по-малка зависимост от слънчевата светлина и традиционните селскостопански полета, ние гледаме към бъдещето на многоетажни сгради, отглеждащи нашата храна, използвайки принципите на електроземеделието.

Прибиране на слънчева реколта чрез електроземеделие

Душата и ръстът на това вълнуващо предложение са учените Робърт Джинкерсън от Калифорнийския университет, Ривърсайд и Фън Джиао от Вашингтонския университет в Сейнт Луис.

Джинкерсън, биологичен инженер, говори за преминаване на селското стопанство към следващата фаза на технологията, която се отдалечава от природата и се възползва от контролираната вътрешна среда чрез електроземеделие.

Слънчевите панели ще бъдат поставени върху или близо до тези многоетажни сгради. Тези панели биха абсорбирали слънчевата радиация, задвижвайки химическа реакция между CO2 и вода и произвеждайки ацетат, който е централен в електроземеделието.

Ацетатът, молекула, подобна на основния компонент в оцета, след това ще се използва като храна за хидропонно отглеждани растения .

И защо само растения? Ацетатът също се консумира естествено от организми, произвеждащи храна, като гъби, дрожди и водорасли.

Джиао, електрохимик, ни казва, че този нов процес вече има ефективност от около 4%. Това е четирикратно увеличение в сравнение с фотосинтезата.

И по-малкият CO2 отпечатък, свързан с производството на храни от електро-селско стопанство? Как растенията биха изяли ацетата?

Учените използват метаболитен път, който покълналите растения използват, за да разграждат храната, като го включват отново, за да могат порасналите растения да консумират ацетат като източник на енергия, което е същността на електроземеделието.

„Опитваме се да включим отново този път при възрастни растения и да събудим естествената им способност да използват ацетат“, казва Джинкерсън.

„Това е аналогично на лактозната непоносимост при хората – като бебета можем да смиламе лактозата в млякото, но за много хора този път се изключва, когато пораснат. Това е нещо като същата идея, само за растенията."

Последици върху околната среда

Трансформацията от традиционни селскостопански практики към електроземеделие не е просто да изхраним повече хора ефективно, то носи дълбоки потенциални ползи за околната среда.

Конвенционалните методи на земеделие често водят до значително обезлесяване, което е основен фактор за загубата на биоразнообразие и изменението на климата.

Чрез драстично намаляване на количеството земя, необходимо за производство на култури, електроземеделието предоставя възможност за обръщане на част от екологичните щети, причинени от разчистването на земята за земеделие.

Освен това, с намалената си зависимост от торове и пестициди, които могат да замърсят водните пътища и да окажат въздействие върху водните екосистеми, този новаторски подход предлага обещаваща алтернатива към по- устойчиви методи за производство на храни.

Възприемането на електроземеделие може да улесни постепенното възстановяване на естествените местообитания, като подобри биоразнообразието и допринесе за по-устойчива планета.

Бъдещето на електроземеделието

Въпреки огромния потенциал на електроземеделието, остават значителни предизвикателства. Един ключов въпрос е първоначалната цена за настройка и поддръжка на захранвани със слънчева енергия химически реактори, както и инфраструктурата, необходима за поддържане на широкомащабни закрити земеделски съоръжения .

Освен това има нужда от допълнителни изследвания, за да се разберат дългосрочните въздействия върху физиологията на растенията, когато се разчита на ацетат като основен източник на енергия.

Генетичната модификация на растенията за възстановяване на определени метаболитни пътища също може да се изправи пред регулаторни и обществени пречки за приемане. Освен това, докато настоящата ефективност изпреварва традиционната фотосинтеза, винаги има място за подобрение с напредването на технологиите.

Въпреки че изследването все още е в начален етап, фокусирайки се върху доматите и марулята, има планове за разширяването му, така че да включва основни висококалорични култури като сладки картофи, маниока и зърнени храни.

Учените вече са успели да създадат инсталации, които могат да използват ацетат в допълнение към фотосинтезата.

„За растенията ние все още сме във фазата на изследване и развитие, опитвайки се да ги накараме да използват ацетат като техен въглероден източник, тъй като растенията не са еволюирали да растат по този начин, но постигаме напредък“, казва Джинкерсън.

„Гъбите, дрождите и водораслите обаче могат да се отглеждат по този начин днес, така че мисля, че тези приложения могат първо да бъдат комерсиализирани, а растенията ще се появят по-късно.“

Значение на изследването

Учените несъмнено се стремят да усъвършенстват метода за производство на ацетат, за да направят системата за фиксиране на въглерод още по- ефективна.

„Това е само първата стъпка за това изследване и мисля, че има надежда неговата ефективност и цена да бъдат значително подобрени в близко бъдеще“, казва Джиао.

За да обобщим всичко това, електроземеделието е вълнуваща граница в технологията за производство на храни. Ако успее, той обещава да бъде екологичен и ефективен от пространството метод, който може да революционизира концепцията за самото производство на храни.

С напредването на изследванията си те предвиждат не само преодоляване на тези предизвикателства, но и рафиниране на електроземеделието в универсално устойчив, достъпен и адаптивен метод за производство на храни.

източник: meteobalkans.com