Kunstmatige fotosynthese met zonnepanelen probeert de beperkingen van biologische fotosynthese te overwinnen, waaronder een lage efficiëntie van het opvangen van zonne-energie en een slechte reductie van kooldioxide, en zou een alternatieve route voor voedselproductie kunnen bieden.
De voedselproductie wordt uiteindelijk beperkt door de energieconversie-efficiëntie van fotosynthese, dus een nieuwe studie gebruikt zonnepanelen om een eerste oplossing voor dit probleem te bieden.
Afscheid van fotosynthese
Het proces van fotosynthese is de sleutel in ons leven . Planten gebruiken zonlicht, water en koolstofdioxide om te groeien, en dan eten mensen die planten direct of nadat ze onderdeel zijn geworden van een dier, schimmel of wat we maar willen eten. Alle energie die in ons lichaam terechtkomt, begint met zonlicht dat door fotosynthese door planten wordt opgevangen.
Zonnepanelen
Maar volgens wetenschappelijke berekeningen planten zijn vrij slecht in het omzetten van zonlicht in groei , het omzetten van zonlicht en kooldioxide in biomassa met slechts 1% efficiëntie .
Robert Jinkerson, een professor aan de Universiteit van Californië, Riverside, merkte dit op: lage efficiëntie van fotosynthese en probeerde het uit te werken. Als we meer energie uit elke vierkante centimeter zonlicht kunnen persen, kunnen we de totale hoeveelheid land die we nodig hebben om voedsel te verbouwen, verminderen.
“Ons uiteindelijke doel is om de manier waarop we denken over het produceren van gewassen en landbouw te veranderen. Als we efficiënter kunnen omgaan met het gebied dat nodig is om het voedsel voor de mensheid te produceren, dan kunnen we landbouwgrond omzetten in natuurlijke grond.”
Elektrolyse: zonnepanelen om gewassen te voeden
Een manier om dit te doen, is door in het donker gewassen te telen met behulp van elektriciteit die wordt geleverd door zonnepanelen, die vele malen efficiënter zijn dan planten in het omzetten van zonlicht in energie .
Door dit proces dat elektrolyse wordt genoemd, worden zonnepanelen gebruikt om een machine aandrijven die koolstofdioxide, elektriciteit en water omzet in acetaat , een molecuul dat kan worden verdund in water en kan worden gebruikt om planten te voeden. Dit mengsel voerden ze vervolgens aan algen, gisten, schimmels en een selectie van veel voorkomende planten.
Elektrolyseschema
Het meest verrassende was dat de gewassen ook het acetaat consumeerden en groeiden, hoewel ze in volledige duisternis groeiden, hoewel er een addertje onder het gras was: de planten voldoende acetaat geven om te groeien, werd uiteindelijk giftig voor hen, dus hoewel de planten die ze technisch gezien op acetaat kunnen groeien, gedijen ze er niet echt op.
Jinkerson is van mening dat als onderzoekers een manier kunnen vinden om planten te kweken die echt gedijen op acetaat, dit een veel energiezuinigere manier kan zijn voor verticale boerderijen om elektriciteit om te leiden naar acetaatproductie in plaats van verlichting.
Het kweken van planten in het donker kan handig zijn op plaatsen waar stroom en ruimte schaars zijn, zoals op een ruimtevlucht naar Mars, maar het is niet geschikt voor de meeste gewassen op aarde. Het project van Jinkerson was: een van de winnaars van de eerste fase van NASA's Deep Space Food Challenge . Voor de volgende fase zal het team een prototype van een voedselverbouwend apparaat bouwen om te delen met het ruimteagentschap, in wat een stap voorwaarts kan zijn voor ons toekomstige leven op een andere planeet.