წყლის, ნახშირორჟანგისა და მზის სინათლის ჟანგბადად და ენერგიად გარდაქმნის პროცესი მცენარეებს ბუნებრივად ზრდაში ეხმარება; სწორედ ამ პროცესის გამოყენებას ცდილობენ მეცნიერები საკვების, საწვავისა და სხვა მრავალი პროდუქტის საწარმოებლად.
ახალ კვლევაში, მეცნიერებმა წარმოაჩინეს ექსპერიმენტული ხელოვნური ფოტოსინთეზის მეთოდი, რომელიც ორნაბიჯიან ელექტროკატალიზური პროცესი გამოიყენეს ნახშირორჟანგის, წყლისა და მზის პანელების მიერ წარმოებული ელექტროენერგიის აცეტატად (ძმრის მთავარი კომპონენტი) გარდაქმნისთვის. ამის შემდეგ, მცენარეებს ამ აცეტატის გამოყენება ზრდისთვის შეუძლიათ.
მკვლევართა მიერ შექმნილი სისტემა გამიზნულია არა მხოლოდ ბუნებაში მიმდინარე ფოტოსინთეზის მიბაძვისთვის, არამედ მის გასაუმჯობესებლად — მცენარეებში მზის სინათლის ენერგიის რეალურად მხოლოდ ერთი პროცენტი გარდაიქმნება მცენარეულ ბიომასად; ახალი მეთოდით ეფექტიანობის გაზრდა დაახლოებით ოთხჯერ არის შესაძლებელი.
„ჩვენი მიდგომით ვცადეთ გამოგვევლინა საკვების წარმოების ახალი გზა, რომელიც გაარღვევს ბიოლოგიური ფოტოსინთეზის მიერ შემოღებულ შეზღუდვებს“, — ამბობს კალიფორნიის უნივერსიტეტის ქიმიკოსი და ინჟინერი რობერტ ჯინკერსონი.
მკვლევართა მიერ შექმნილი ელექტროენერგიის გარდაქმნის მოწყობილობა, ანუ ელექტროლიზატორი სპეციალურად არის ოპტიმიზებული, რათა შეასრულოს ზრდის წარმმართველის როლი საკვების მწარმოებელი ორგანიზმებისთვის; ეს კი თავს მხრივ ნიშნავს აცეტატის რაოდენობის ზრდას და მარილის წარმოების შემცირებას.
ჯგუფის შემდეგმა ექსპერიმენტებმა წარმოაჩინა, რომ აცეტატით გამამდიდრებელი ელექტროლიზატორის შედეგები მისაღებია მრავალი ორგანიზმისთვის, მათ შორის მწვანე წყალმცენარეების, საფუარისა და მიცელიუმისთვის, რაც სოკოებს წარმოქმნის. შედარებისათვის, ამ მეთოდის გამოყენებით, წყალმცენარეების მიერ წარმოება ოთხჯერ უფრო ენერგოეფექტიანი გახდა, ვიდრე ეს ბუნებრივი ფოტოსინთეზის დროს არის.
მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ ძაძამ, პომიდორმა, თამბაქომ, ბრინჯმა, კანოლამ, მწვანე ბარდამ აცეტატში არსებული ნახშირბადის გამოყენებით მზის გარეშე ზრდა შეძლეს. ამ პროცესის გამოყენება შესაძლებელია როგორც ბუნებრივი ფოტოსინთეზის ნაცვლად, ისე მის დამატებით საშუალებად.
„დავადგინეთ, რომ სასოფლო-სამეურნეო კულტურათა ფართი სპექტრს შეუძლია ჩვენ მიერ მიწოდებული აცეტატის მიღება და იმ ძირითად მოლეკულურ საშენ მასალაში ჩართვა, რომელიც, რომელიც მცენარეს ზრდისა და აღორძინებისთვის სჭირდება.
„გამოყვანისა და ინჟინერიის გარკვეული პროცესებით, რომლებზეც ამჟამად ვმუშაობთ, შესაძლოა, მცენარეების გაზრდა აცეტატით შევძლოთ, რომელიც ენერგიის დამატებითი წყარო იქნება მცენარეთა მოსავლის გასაზრდელად“, — ამბობს რივერსაიდის კალიფორნიის უნივერსიტეტის ბოტანიკოსი მარკუს ჰარლანდ-დანვეი.
მკვლევართა მიერ წარმოდგენილი პროცესი იმდენად შთამბეჭდავია, რომ NASA-ს კონკურს Deep Space Food Challenge-ის ერთ-ერთი გამარჯვებულია; კონკურსის მიზანია იმ ახალ ტექნოლოგიათა დემონსტრირება, რომელთა საშუალებითაც, ერთ მშვენიერ დღეს შეიძლება კოსმოსში საკვების გაზრდა შევძლოთ: მაგალითად, წარმოიდგინეთ, რომ მცენარეებს ზრდით მარსის მიწისქვეშა ბუნკერებში.
ხელოვნური ფოტოსინთეზის გამოყენებას მხოლოდ კოსმოსში როდი აქვს საკვების წარმოებაში დრამატული ცვლილების პოტენციალი. კლიმატის ცვლილების გამო, სტანდარტული სასოფლო-სამეურნეო პრაქტიკისთვის სულ უფრო ხშირი ხდება ექსტრემალური ტემპერატურები, გვალვები, წყალდიდობები და სხვა საფრთხეები.
ამის მსგავსი პროცესები კლიმატის ცვლილებისთვის წინააღმდეგობის არგაწევის საბაბი ნამდვილად არ არის, მაგრამ შეუძლია, საკვების წარმოება გახადოს უფრო მოქნილი და მცენარეების გაზრდა უფრო მეტ ადგილას შევძლოთ — თუნდაც უფრო ურბანულ ზონებში.
„სურსათის წარმოებაში ხელოვნური ფოტოსინთეზის მიდგომების გამოყენება შეიძლება პარადიგმული ცვლილება გახდეს ადამიანთა კვებაში. სურსათის წარმოების ეფექტიანობის ზრდით, საჭიროა ნაკლები მიწა, შემსუბუქდება ის დაწოლაც, რაც სოფლის მეურნეობას აქვს გარემოზე“, — ამბობს ჯინკერსონი.
კვლევა Nature Food-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია news.ucr.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
