Kemičari sa Sveučilišta Kalifornije u Riversideu i drugih institucija odlučili su proučiti proces fotosinteze – u kojem biljke pretvaraju sunčevu svjetlost u energiju u obliku šećera – te su zaključili kako je ovaj proces previše neučinkovit da bi zadovoljio rastuće potrebe čovječanstva za hranom.

U časopisu Joule, istraživači su objavili da klimatske promjene i porast populacije stvaraju potrebu za novim, poboljšanim načinima uzgoja biljaka koji ne ovise o sunčevoj svjetlosti. Kao odgovor na taj izazov tim je razvio novu metodu poljoprivrede koja zaobilazi tradicionalnu fotosintezu nudeći potencijalno rješenje za globalni problem nesigurnosti hrane.

'Ako ne trebamo više uzgajati biljke ovisne o suncu, to znači da možemo odvojiti poljoprivredu od okoliša i uzgajati hranu u kontroliranim uvjetima,' rekao je Robert Jinkerson, izvanredni profesor kemijskog i okolišnog inženjeringa sa Sveučilišta Kalifornije u Riversideu, koji je vodio ovo istraživanje. 'Mislim da poljoprivredu trebamo pomaknuti na sljedeću tehnološku razinu, a kontrolirana proizvodnja koja je odvojena od prirode mora biti taj korak naprijed.'

Postoje i problemi, ali...

Problem fotosinteze, iz ljudske perspektive, je u tome što biljke pretvaraju samo mali dio svjetlosti koju apsorbiraju u kemijsku energiju. Znanstvenici su smatrali da bi poljoprivrednici, ako umjetno povećaju tu učinkovitost, mogli značajno povećati urod bez potrebe za dodatnim resursima ili povećanjem emisija stakleničkih plinova. Iako je 'elektro-ag' metoda već postojala, prethodni napori nisu rezultirali značajnim povećanjem uroda. Neki su rezultirali povećanjem proizvodnje etilena, biljnog hormona, ali to nije dovelo do učinkovitije proizvodnje kemijske energije.

Kako bi riješili ovaj problem, istraživači su se okrenuli spoju koji bi mogao potaknuti učinkovitiji rast biljaka - acetatu, koji se može stvoriti kemijskom reakcijom između ugljikovog dioksida (CO2) i vode. Ovaj proces može biti napajan solarnim panelima postavljenim iznad zatvorenih hidroponskih farmi. U tim farmama uzgajale bi se genetski modificirane biljke s poboljšanom sposobnošću metaboliziranja acetata, čime bi se omogućilo ogromno povećanje proizvodnje hrane bez negativnog utjecaja na okoliš. Također, ovaj sustav bi mogao smanjiti potrebu za poljoprivrednim zemljištem do 94 posto.

Bilježe uspjeh

'Glavna ideja ovog novog procesa je povećanje učinkovitosti fotosinteze,' rekao je Feng Jiao, elektro-kemičar sa Sveučilišta Washington, koji je također sudjelovao u istraživanju. 'Trenutno postižemo oko 4 posto učinkovitosti, što je već četiri puta bolje nego kod prirodne fotosinteze, a kako je ovaj sustav učinkovitiji, i CO2 otisak povezan s proizvodnjom hrane postaje znatno manji.'

Sustav je toliko učinkovit da biljkama treba vrlo malo svjetla. Iako znanstvenici nisu precizirali koliko manje svjetla je potrebno, napomenuli su da njihova metoda radi u 'mraku', eliminirajući potrebu za velikim količinama rasvjete ili složenim sustavima hlađenja.

Budućnost poljoprivrede?

Dok istraživanje zasad uglavnom opisuje teoriju iza predloženog elektro-ag sustava, tim je zabilježio početni uspjeh u eksperimentima s kulturama poput salate, riže, uljane repice, paprike i rajčice. Znanstvenici također vide potencijalnu budućnost u kojoj bi se elektro-ag mogao koristiti kao izvor ugljika za poticanje rasta mesa uzgojenog u laboratorijima.

U svijetu u kojem je nesigurnost hrane sve veći problem, s oko 14 milijuna američkih kućanstava koja su se 2023. godine suočila s ovim problemom, te 2,33 milijarde ljudi globalno, prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije, ovakva inovativna rješenja postaju ključna, piše Gizmodo.