Sztuczna fotosynteza z panelami słonecznymi stara się przezwyciężyć ograniczenia fotosyntezy biologicznej, w tym niską wydajność wychwytywania energii słonecznej i słabą redukcję dwutlenku węgla, i może zapewnić alternatywną drogę produkcji żywności.
Produkcja żywności jest ostatecznie ograniczona przez wydajność konwersji energii w fotosyntezie, więc nowe badanie wykorzystuje panele słoneczne, aby zapewnić pierwsze rozwiązanie tego problemu.
Żegnaj fotosyntezę
Proces fotosynteza jest kluczem w naszym życiu . Rośliny do wzrostu wykorzystują światło słoneczne, wodę i dwutlenek węgla, a ludzie jedzą te rośliny bezpośrednio lub po tym, jak stały się częścią zwierzęcia, grzyba lub czegokolwiek innego, co lubimy jeść. Cała energia, która trafia do naszych ciał, zaczyna się od światła słonecznego przechwyconego przez rośliny w procesie fotosyntezy.
Panele słoneczne
Jednak według obliczeń naukowych rośliny dość słabo zamieniają światło słoneczne we wzrost , przekształcając światło słoneczne i dwutlenek węgla w biomasę za pomocą tylko 1% wydajności .
Zauważył to Robert Jinkerson, profesor Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside niska wydajność fotosyntezy i próbowałem to zaprojektować. Jeśli możemy wycisnąć więcej energii z każdego centymetra kwadratowego światła słonecznego, możemy zmniejszyć całkowitą ilość ziemi potrzebnej do uprawy żywności.
„Naszym ostatecznym celem jest zmiana sposobu, w jaki myślimy o uprawie i rolnictwie. Jeśli możemy być bardziej wydajni na obszarze niezbędnym do produkcji żywności potrzebnej ludzkości, możemy przekształcić grunty rolne w ziemię naturalną”.
Elektroliza: panele słoneczne do karmienia upraw
Jednym ze sposobów na to może być uprawa roślin w ciemności przy użyciu energii elektrycznej dostarczanej przez panele słoneczne, które wielokrotnie skuteczniej niż rośliny zamieniają światło słoneczne na energię .
Dzięki temu procesowi zwanemu elektrolizą panele słoneczne są wykorzystywane do zasil maszynę, która zamienia dwutlenek węgla, energię elektryczną i wodę w octan , cząsteczka, którą można rozcieńczyć w wodzie i wykorzystać do karmienia roślin. Następnie podawali tę mieszankę algom, drożdżom, grzybom i wybranym powszechnie uprawianym roślinom.
Schemat elektrolizy
Najbardziej zaskakujące było to, że rośliny uprawne również zużywały octan i rosły, chociaż rosły w całkowitej ciemności, chociaż był pewien haczyk: podawanie roślinom wystarczającej ilości octanu, aby mogły rosnąć, okazało się dla nich toksyczne, więc chociaż rośliny, które technicznie mogą rosnąć na octanie, nie do końca się na nim rozwijają.
Jinkerson uważa, że jeśli naukowcy zdołają znaleźć sposób na hodowlę roślin, które faktycznie rozwijają się na octanie, może to być znacznie bardziej energooszczędny sposób dla pionowych farm na przekierowywanie energii elektrycznej do produkcji octanu zamiast na oświetlenie.
Uprawa roślin w ciemności może być przydatna w miejscach, gdzie energia i przestrzeń są ograniczone, na przykład podczas lotu kosmicznego na Marsa, ale nie nadaje się do większości upraw na Ziemi. Projekt Jinkersona był jeden ze zwycięzców pierwszego etapu NASA Deep Space Food Challenge . W kolejnej fazie zespół zbuduje prototypowe urządzenie do uprawy żywności, które zostanie udostępnione agencji kosmicznej, co może być krokiem naprzód dla naszego przyszłego życia na innej planecie.
