Elektrina by mohla nahradiť slnečné svetlo pri pestovaní plodín

Nie je žiadne tajomstvo, že rastliny potrebujú slnečné svetlo, aby prežili. Fotosyntéza, proces premeny slnečnej energie na živiny, formovala ekosystémy planéty a poháňala vývoj života na Zemi. No čo keby rastliny mohli rásť aj v úplnej tme? Vedci teraz skúmajú radikálny odklon od tradičného poľnohospodárstva smerom k elektropoľnohospodárstvu. Podávaním acetátu, zlúčeniny odvodenej z oxidu uhličitého (CO₂), rastlinám pomocou elektrolýzy vytvorili systém, ktorý úplne obchádza fotosyntézu.

Táto technológia, opísaná v novom článku uverejnenom v časopise Joule, by mohla priniesť revolúciu v produkcii potravín, znížiť spotrebu pôdy, šetriť vodu a umožniť poľnohospodárstvo v oblastiach, ktoré sa predtým považovali za nevhodné. Tradičná fotosyntéza je z inžinierskeho hľadiska značne neefektívna. Plodiny premieňajú na biomasu len asi 1 % slnečného žiarenia, ktoré dostávajú. Metóda elektropoľnohospodárstva, ktorú navrhol Feng Jiao a jeho kolegovia, je teoreticky štyrikrát efektívnejšia.

Začína sa to použitím elektrickej energie na premenu oxidu uhličitého (CO₂) na oxid uhoľnatý (CO), ktorý sa potom premení na acetát. Rastliny a huby môžu tento acetát absorbovať a metabolizovať ho na základné zlúčeniny, ako sú cukry a aminokyseliny, čím sa úplne obíde potreba slnečného svetla. Systém je navrhnutý ako model vertikálneho poľnohospodárstva: solárne panely na streche poskytujú energiu pre elektrolýzu, ktorá prebieha na horných poschodiach.

Nižšie v komôrkach uložených na sebe plodiny absorbujú acetát a rastú v starostlivo kontrolovanom prostredí. Výskumníci zatiaľ touto metódou úspešne vypestovali huby, kvasinky a riasy. Začali už aj s pokusmi s paradajkami, šalátom a ďalšími drobnými plodinami. Dúfajú, že nakoniec sa im podarí upraviť základné plodiny, ako je pšenica a sladké zemiaky, aby účinnejšie spracúvali acetát. Hlad zostáva globálnou krízou, ktorú zhoršuje zmena klímy, konflikty a ekonomická nestabilita.

Podľa OSN čelilo v roku 2023 potravinovej neistote 733 miliónov ľudí, pričom tento počet v posledných rokoch prudko rastie. „Dúfame, že túto technológiu bude možné zaviesť aj na miestach, kde je tradičné poľnohospodárstvo veľmi náročné,“ hovorí Jiao. „Klimatické zmeny spôsobujú, že kedysi úrodná pôda sa stáva nevhodnou na poľnohospodárstvo a toto sa môže stať spôsobom, ako zabezpečiť produkciu potravín.

Niektorí odborníci sú však skeptickí. Podľa nich to nevyrieši globálny nedostatok potravín, pretože je to príliš zložité a pravdepodobne príliš neefektívne z finančného hľadiska. Výskumníci odhadujú, že produkcia dostatočného množstva acetátu na nakŕmenie obyvateľov USA by si vyžadovala takmer päťnásobok celkovej spotreby elektrickej energie v krajine v roku 2023. Bez masívnych investícií do obnoviteľnej energie by bolo škálovanie náročné.

Ďalším problémom sú náklady. Vertikálne poľnohospodárstvo, ďalšia high-tech poľnohospodárska metóda, je stále drahé, pretože je závislé od umelého osvetlenia. Elektropoľnohospodárstvo tento problém odstraňuje, ale prináša nové problémy. „Rastliny nevyužijú väčšinu svetla, ktoré dostanú, čo robí vertikálne poľnohospodárstvo neefektívnym,“ vysvetľuje Jiao. „S elektropoľnohospodárstvom môžeme znížiť spotrebu svetla a výrazne znížiť náklady na energiu.“ Či však tieto úspory budú stačiť na to, aby sa táto technológia stala praktickou aj mimo laboratória, nie je isté.

Technológia by však mohla byť užitočná aj mimo Zeme. Vďaka svojej schopnosti fungovať v úplnej tme môže elektropoľnohospodárstvo zmeniť paradigmu pri prieskume vesmíru. Riedka atmosféra Marsu obsahuje 95 % CO₂, čo z neho robí ideálneho kandidáta na výrobu acetátu. Ak sa vedcom podarí tento proces zdokonaliť, budúci astronauti by mohli v podzemných obydliach na Marse pestovať vlastné potraviny.

Zdroj: zmescience.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}