Разработана технология искусственного фотосинтеза для производства пищи без использования солнечного света
С точки зрения человека, процесс фотосинтеза неэффективен: большинство сельскохозяйственных культур способны преобразовывать солнечную энергию в биомассу с эффективностью не более процента. Американские исследователи нашли способ обойтись вообще без биологического фотосинтеза и разработали систему для производства продуктов питания, не использующую (по крайней мере, напрямую) солнечный свет. В перспективе технология позволит производить продовольствие во время длительных космических миссий, например на Луну или Марс.
Фотосинтез наземных растений эволюционировал на протяжении миллионов лет, превращая воду, углекислый газ и энергию солнечного света в растительную биомассу, которую люди и животные потребляют в пищу. С ростом населения Земли увеличивается и спрос на продовольствие, производство которого в итоге ограничивается эффективностью преобразования энергии в процессе фотосинтеза. Поскольку эта величина в большинстве сельскохозяйственных культур не превосходит 1%, для их выращивания требуются обширные земельные участки, чтобы улавливать достаточное количество солнечной энергии и производить требуемое количество биомассы.
Усилия ученых в области селекции и генной инженерии, направленные на повышение эффективности фотосинтеза растений, дают лишь незначительные преимущества для ограниченного числа сельскохозяйственных культур. Исследователи из Калифорнийского и Делаверского университетов (США) решили пойти другим путем и разработали гибридную электрохимико-биологическую систему для производства продуктов питания на основе процесса искусственного фотосинтеза. Статья с подробным описанием разработки опубликована в журнале Nature Food.
В системе используется двустадийный электрохимический процесс, превращающий углекислый газ и воду в кислород и ацетат (из-за чего его и называют искусственным фотосинтезом). Ацетат может служить источником углерода и энергии для различного рода водорослей, дрожжей, грибов и высших растений. Причем конструкция электролизера — устройства, преобразующего углекислый газ в ацетат с использованием электричества — была оптимизирована авторами работы так, что позволила получить наибольший выход продукта на сегодня.
Сочетание разработанной системы фиксации углерода с солнечными панелями для получения электричества предлагает альтернативный, более энергоэффективный подход к производству продуктов питания. Так, эффективность производства биомассы микроорганизмов (зеленых водорослей) при культивировании в темноте на богатой ацетатом воде, прошедшей через электролизер, была в четыре раза выше в сравнении с обычным культивированием с доступом к солнечному свету. В то же время производство дрожжей получилось в 18 раз более энергоэффективным, чем при обычном выращивании с использованием сахара, получаемого из кукурузы.
«Мы смогли вырастить организмы, производящие пищу, без какого-либо участия биологического фотосинтеза. Обычно эти организмы выращивают на сахаре, полученном из растений, или на сырье, полученном из нефти, которая тоже продукт биологического фотосинтеза, происходившего миллионы лет назад. Наша технология — более эффективный метод превращения солнечной энергии в пищу», — объяснил соавтор исследования Элизабет Ханн (Elizabeth Hann), докторант кафедры химической и экологической инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде.
Кроме того, ученые обнаружили, что ряд сельскохозяйственных культур (например, салат, рис, томаты, перец, табак, зеленый горошек) тоже могут использовать ацетат, получаемый на установке, в качестве дополнительного источника энергии для повышения урожайности. Таким образом, освобождая сельское хозяйство от полной зависимости от солнечного освещения, искусственный фотосинтез позволит выращивать микроорганизмы и растения во все более сложных условиях, включая изменения климата, отсутствие пахотных земель, и даже в долгосрочных космических миссиях, в том числе на Марс.
Предложенный метод производства продуктов питания признали победителем первой фазы конкурса NASA Deep Space Food Challenge — международного соревнования по созданию новых и революционных пищевых технологий, требующих минимальных затрат и обеспечивающих максимально безопасные, питательные и вкусные продукты для длительных космических миссий.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии