Milyonlarca yıllık süreçte bitkiler, suyu ve karbondioksiti güneş ışığından gelen enerji ile bitki biyokütlesinde gıdaya dönüştürmek için fotosentez geliştirdi. Ancak her şeye rağmen çok verimsiz olduğu söylenen bu süreç, Güneş ışığı ile sağlanan enerjinin sadece %1'i bitkiye katar.
California, Riverside ve Delaware Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, biyolojik fotosentez ihtiyacını tamamen ortadan kaldırmayı ve yapay fotosentez kullanarak güneş ışığından bağımsız bir gıda yaratma yolunu buldular.
Enerji verimliliği 18 kat arttı
Nature Food dergisinde 23 Haziran 2022 tarihinde yayınlanan yeni araştırmada, karbondioksit, elektrik ve suyu sirkenin ana bileşeni olan asetata dönüştürmek için iki aşamalı bir elektrokatalitik süreç kullanıldı. Bu süreçte gıda üreten organizmalar karanlık ortamda büyümek için asetat tüketmeye başladılar. Elektrokatalize güç sağlamak için güneş panelleri ile desteklenen bu hibrit organik-inorganik sistem, güneş ışığının gıdaya dönüşüm verimliliğini 18 kata kadar daha verimli hale getirebilir.
UC Riverside kimya ve çevre mühendisliği yardımcı doçenti olan makalenin ortak yazarı Robert Jinkerson, “Yaklaşımımızla, normalde biyolojik fotosentez tarafından dayatılan sınırları aşabilecek yeni bir gıda üretme yolu belirlemeye çalıştık” dedi.
Sistemin tüm bileşenlerini bir araya getirmek için elektrolizör, gıda üreten organizmaların büyümesini desteklemek üzere optimize edildi. (Elektrolizörler, karbondioksit gibi ham maddeleri faydalı moleküllere ve ürünlere dönüştürmek için elektrik kullanan cihazlardır.)
Deney için en yüksek asetat seviyeleri sağlandı
Ayrıca deneyde kullanılan tuz miktarı azaltılırken üretilen asetat miktarı artırıldı, bu da bugüne kadar bir elektrolizörde üretilen en yüksek asetat seviyelerine ulaşmayı sağladı.
Bunun yanı sıra makalenin bir diğer yazarı olan Feng Jiao, "Laboratuvarımızda geliştirilen son teknoloji iki aşamalı tandem CO2 elektroliz kurulumunu kullanarak, asetata karşı geleneksel CO2 elektroliz yollarıyla erişilemeyen yüksek bir üretim elde edebildik" dedi.
Bilim insanları tarafından gerçekleştirilen deneyde, yeşil algler, mayalar ve mantarları üretmeye yardımcı olan mantar miselyumu da dahil olmak üzere bir çok çeşitli gıda üreten organizmaları, kelektrolizör ile karanlıkta yetiştirilebileceği ortaya çıktı. Tipik bir maya üretimi olarak mısırdan ekstrakte edilen şekerler kullanılarak yeni ürünler yetiştirildiğinde, yaklaşık 18 kattan daha fazla düzeyde enerjiyi verimli hale getirir.
Karanlıkta ekin bitkileri yetiştirildi
Ekin bitkileri yetiştirmek için bu teknolojiyi kullanma potansiyeli de araştırıldı. Börülce, domates, tütün, pirinç, kanola ve yeşil bezelye karanlıkta yetiştirildiklerinde asetattan sağlanan karbonu biyokütlesinde kullanabildiler.
Yapay fotosentez, tarımı güneşe tamamen bağımlı olmaktan kurtararak, iklim değişikliğinin dayattığı koşullar altında gıda yetiştirmek için sayısız olasılığa kapı açıyor. Kuraklık, sel ve azalan arazi mevcudiyeti, kontrollü ortamlarda yetişirse, küresel gıda güvenliği için daha az tehdite neden olacaktır. Ayrıca bu teknoloji ile üretilen ürünler, şehirlerde ve şu anda tarım için uygun olmayan diğer alanlarda ve hatta gelecekteki uzay kaşifleri için bile gıda sağlayabilir.
Haberimizde bahsi geçen makaleye buradan ulaşabilirsiniz.
Değerli düşüncelerinizi biz Megabayt ekibiyle yorumlarda paylaşabilirsiniz.