thumbnail - Đột phá mới trong sinh học: có thể trồng cây không cần ánh sáng mặt trời
Thu Hà
Hà Nội

Đột phá mới trong sinh học: có thể trồng cây không cần ánh sáng mặt trời

Quang hợp có thể được coi là một trong những siêu năng lực của tự nhiên nhưng nó kém hiệu quả một cách đáng ngạc nhiên, hiệu suất chỉ khoảng 1% năng lượng. Tuy nhiên, các nhà khoa học tại UC Riverside và Đại học Delaware cho biết đã tìm ra một phương pháp để loại bỏ nhu cầu quang hợp sinh học, cho phép tạo ra thức ăn mà không cần ánh sáng mặt trời thông qua quang hợp nhân tạo.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng quy trình điện xúc tác hai bước để chuyển đổi carbon dioxide, điện và nước thành axetat, là thành phần chính trong giấm. Sau đó, họ bôi axetat lên các sinh vật sản xuất thực phẩm trong bóng tối, khiến những sinh vật này phát triển. Phương pháp này có khả năng cung cấp một giải pháp thay thế tăng trưởng lương thực rất cần thiết khi đối mặt với cuộc khủng hoảng khí hậu thảm khốc.

Quang hợp nhân tạo: Nuôi trồng cây không cần ánh sáng mặt trời

Mặc dù các nhà nghiên cứu tại UC Riverside nhấn mạnh, thực tế phương pháp của họ không cần ánh sáng mặt trời, nhưng nó có thể hoạt động cực kỳ hiệu quả cùng năng lượng mặt trời tái tạo. Điều thú vị là phương pháp của họ có thể kết hợp với các tấm pin mặt trời để tạo ra lượng điện cần thiết, cung cấp năng lượng cho quá trình điện phân. Điều này làm tăng hiệu suất chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành thức ăn lên đến 18 lần, so với một số loại thực phẩm.

Nói chính xác hơn, phương pháp này có thể sử dụng ánh sáng mặt trời dù không phụ thuộc vào năng lượng mặt trời. Nó cũng có thể hoạt động bằng nhiều hình thức phát điện khác.

Đột phá mới trong sinh học: có thể trồng cây không cần ánh sáng mặt trời 

Với cách tiếp cận của mình, nhóm nghiên cứu đã tìm cách xác định một phương pháp sản xuất thực phẩm mới có thể vượt qua các giới hạn mà quá trình quang hợp sinh học thường áp đặt và mang tính phụ thuộc. Trong thử nghiệm của mình, họ cũng  phát hiện ra rằng có thể tạo ra nhiều loại thức ăn trong bóng tối bằng phương pháp của họ, bao gồm tảo lục, nấm men và sợi nấm tạo ra nấm. Việc trồng nấm men bằng phương pháp của họ tiết kiệm năng lượng hơn 18 lần so với cách trồng thông thường bằng cách chiết xuất đường từ ngô.

Điều đó giúp họ có thể phát triển các sinh vật sản xuất thực phẩm mà không cần bất kỳ sự đóng góp nào của quá trình quang hợp sinh học. Thường thì những những sinh vật này được nuôi trồng trên đường có nguồn gốc từ thực vật hoặc nguyên liệu đầu vào có nguồn gốc từ dầu mỏ - là sản phẩm của quá trình quang hợp sinh học diễn ra hàng triệu năm trước. Công nghệ mới là cách hiệu quả hơn để biến năng lượng mặt trời thành thực phẩm, so với sản xuất thực phẩm dựa vào quang hợp sinh học.

Một giải pháp thay thế giúp tăng sản xuất lương thực

Các nhà nghiên cứu cũng tối ưu hóa máy điện phân của họ để tạo ra mức axetat cao nhất từng được tạo ra trong máy điện phân cho đến nay. Họ cũng thấy rằng các loại cây trồng, bao gồm đậu đũa, cà chua, gạo, đậu xanh và thuốc lá, tất cả đều có khả năng phát triển trong bóng tối bằng cách sử dụng carbon từ axetat. Thậm chí có khả năng axetat có thể cải thiện năng suất cây trồng, mặc dù điều đó cần tìm hiểu thêm.

Đột phá mới trong sinh học: có thể trồng cây không cần ánh sáng mặt trời 

Họ hy vọng rằng bằng cách giảm sự phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời trực tiếp, quang hợp nhân tạo có thể cung cấp một giải pháp thay thế quan trọng cho tăng trưởng lương thực trong những năm tới, khi thế giới thích nghi với những tác động tồi tệ nhất của biến đổi khí hậu - bao gồm hạn hán, lũ lụt và giảm khả năng cung cấp đất. 

Nhìn chung, sử dụng quang hợp nhân tạo để sản xuất thực phẩm có thể là một sự thay đổi mô hình về cách chúng ta cung cấp thức ăn cho con người, bằng cách tăng hiệu quả sản xuất lương thực, cần ít đất hơn, giảm bớt tác động của nông nghiệp đối với môi trường. Đối với nông nghiệp trong môi trường phi truyền thống, giống như ngoài không gian, hiệu suất năng lượng tăng lên có thể giúp cung cấp cho nhiều thành viên phi hành đoàn hơn với ít đầu vào hơn. Hãy tưởng tượng một ngày nào đó những con tàu khổng lồ trồng cây cà chua trong bóng tối và trên sao Hỏa - điều đó sẽ dễ dàng hơn bao nhiêu đối với những người khám phá vũ trụ trong tương lai.


>>> Robot sinh học loại bỏ vi nhựa trong nước.

Nguồn interesting

Chủ đề liên quan

Chủ đề khác