Kunstig fotosyntese med solcellepaneler søker å overvinne begrensningene ved biologisk fotosyntese, inkludert lav effektivitet av solenergifangst og dårlig karbondioksidreduksjon, og kan gi en alternativ rute for matproduksjon.
Matproduksjon er til syvende og sist begrenset av energikonverteringseffektiviteten til fotosyntese, så en ny studie bruker solcellepaneler for å gi en første løsning på dette problemet.
Farvel til fotosyntesen
Prosessen fotosyntese er nøkkelen i livet vårt . Planter bruker sollys, vann og karbondioksid for å vokse, og så spiser mennesker disse plantene direkte eller etter at de har blitt en del av et dyr, sopp eller hva annet vi liker å spise. All energien som ender opp i kroppen vår starter med sollys som fanges opp av planter gjennom fotosyntese.
Solcellepaneler
Imidlertid, ifølge vitenskapelige beregninger, planter er ganske dårlige til å konvertere sollys til vekst , konverterer sollys og karbondioksid til biomasse med bare 1% effektivitet .
Robert Jinkerson, en professor ved University of California, Riverside, bemerket dette lav effektivitet av fotosyntesen og prøvde å konstruere det. Hvis vi kan presse mer energi ut av hver kvadratcentimeter med sollys, kan vi redusere den totale mengden land vi trenger for å dyrke mat.
"Vårt endelige mål er å forandre måten vi tenker på hvordan vi produserer avlinger og landbruk. Hvis vi kan bli mer effektive med arealet som trengs for å produsere maten som trengs for menneskeheten, så kan vi konvertere jordbruksareal til naturlig land.»
Elektrolyse: solcellepaneler for å mate avlinger
En måte å gjøre dette på kan være å dyrke avlinger i mørket ved å bruke strøm levert av solcellepaneler, som er mange ganger mer effektive enn planter til å omdanne sollys til energi .
Gjennom denne prosessen som kalles elektrolyse, er solcellepaneler vant til drive en maskin som omdanner karbondioksid, elektrisitet og vann til acetat , et molekyl som kan fortynnes i vann og brukes til å mate planter. Deretter matet de denne blandingen til alger, gjær, sopp og et utvalg av ofte dyrkede planter.
Elektrolyseordning
Det som var mest overraskende var at avlingsplantene også konsumerte acetatet og vokste, selv om de vokste i fullstendig mørke, selv om det var en hake: Å gi plantene nok acetat til at de kunne vokse, endte opp med å være giftig for dem, så selv om plantene de kan teknisk sett vokse på acetat, de trives ikke akkurat med det.
Jinkerson mener at hvis forskere kan finne en måte å dyrke planter som faktisk trives med acetat, kan det være en mye mer energieffektiv måte for vertikale gårder å avlede elektrisitet til acetatproduksjon i stedet for belysning.
Å dyrke planter i mørket kan være nyttig på steder hvor det er knapphet med kraft og plass, for eksempel på en romflukt til Mars, men det er ikke egnet for de fleste avlingene på jorden. Jinkersons prosjekt var en av vinnerne av den første fasen av NASAs Deep Space Food Challenge . For neste fase vil teamet bygge en prototype av matdyrkingsenhet for å dele med romfartsorganisasjonen, i det som kan være et skritt fremover for vårt fremtidige liv på en annen planet.
