به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس دیلی، در این فناوری از یک فرآیند 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 میتوانند اَسِتات به دست آمده را مصرف کنند. علاوه بر آن، این سیستم ترکیبی آلی- معدنی میتواند بازدهی نور خورشید (Sunlight) را افزایش دهد که در برخی از غذاها تا ۱۸ برابر کارآمدتر خواهد بود.
میلیون ها 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 حال، این فرآیند 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 نیاز 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 منتشر شده است، از یک فرآیند 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 روش جدیدی برای تولید موادغذایی بودیم که از محدودیت های معمول که در نتیجه نیاز به فتوسنتز ایجاد می شود ، عبور کند.
به منظور ادغام تمام اجزای سیستم با یکدیگر، خروجی الکترولیزگر (electrolyzer) برای حمایت 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 کنند. در این فرآیند مقدار اَسِتات تولید شده افزایش یافت در حالی که میزان نمک مصرفی کاهش یافت و در نتیجه بالاترین سطح اَسِتات تولید شده در یک الکترولیزگر تا به امروز تولید شد.
آزمایش ها نشان داد که طیف وسیعی از ارگانیسم های تولیدکننده غذا از جمله 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 نیز 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 طور معمول، این موجودات بر روی قندهای مشتق شده از گیاهان یا مواد اولیه حاصل از نفت که محصول فتوسنتز زیستی انجام شده در میلیون ها سال قبل هستند، کشت می شوند. این فناوری روش کارآمدتری برای تبدیل انرژی خورشیدی (Solar energy) به غذا است.
پتانسیل استفاده از این فناوری برای کشت گیاهان زراعی نیز 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 میتوانند 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. همچنین میتوان محصولات کشاورزی را در شهرها و سایر مناطقی که در حال حاضر برای کشاورزی نامناسب هستند، کشت داد و حتی برای کاوشگران فضایی در آینده نیز غذا فراهم کرد.
این رویکرد به چالش غذایی فضای عمیق ناسا (NASA' s Deep Space Food Challenge) نیز ارائه 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 کنند که در آن ها با حداقل مواد اولیه می توان غذایی سالم، مغذی و خوش خوراک برای ماموریت های فضایی طولانی مدت تهیه کرد.
- 19
- 2
