Künstliche Photosynthese mit Sonnenkollektoren versucht, die Einschränkungen der biologischen Photosynthese zu überwinden, einschließlich der geringen Effizienz der Sonnenenergiegewinnung und der schlechten Kohlendioxidreduktion, und könnte einen alternativen Weg für die Nahrungsmittelproduktion bieten.
Die Nahrungsmittelproduktion wird letztendlich durch die Energieumwandlungseffizienz der Photosynthese begrenzt, daher verwendet eine neue Studie Sonnenkollektoren, um eine erste Lösung für dieses Problem bereitzustellen.
Auf Wiedersehen zur Photosynthese
Verfahren Photosynthese ist der Schlüssel in unserem Leben . Pflanzen verwenden Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid, um zu wachsen, und dann essen Menschen diese Pflanzen direkt oder nachdem sie Teil eines Tieres, Pilzes oder was auch immer wir sonst gerne essen, geworden sind. Die gesamte Energie, die in unserem Körper landet, beginnt mit Sonnenlicht, das von Pflanzen durch Photosynthese eingefangen wird.
Solarplatten
Doch nach wissenschaftlichen Berechnungen Pflanzen sind ziemlich schlecht darin, Sonnenlicht in Wachstum umzuwandeln , Umwandlung von Sonnenlicht und Kohlendioxid in Biomasse mit nur 1% Effizienz .
Robert Jinkerson, Professor an der University of California, Riverside, bemerkte dies geringe Effizienz der Photosynthese und versucht, es zu konstruieren. Wenn wir mehr Energie aus jedem Quadratzentimeter Sonnenlicht herausholen können, dann können wir die Gesamtfläche reduzieren, die wir für den Anbau von Nahrungsmitteln benötigen.
„Unser oberstes Ziel ist es, die Art und Weise, wie wir über die Produktion von Pflanzen und Landwirtschaft denken, zu verändern. Wenn wir mit der Fläche, die für die Produktion der für die Menschheit benötigten Nahrungsmittel benötigt wird, effizienter umgehen können, können wir landwirtschaftliche Flächen in natürliche Flächen umwandeln.“
Elektrolyse: Sonnenkollektoren zur Fütterung von Pflanzen
Eine Möglichkeit, dies zu tun, könnte darin bestehen, Pflanzen im Dunkeln mit Strom anzubauen, der von bereitgestellt wird Sonnenkollektoren, die Sonnenlicht um ein Vielfaches effizienter in Energie umwandeln als Pflanzen .
Durch diesen als Elektrolyse bezeichneten Prozess werden Sonnenkollektoren verwendet eine Maschine antreiben, die Kohlendioxid, Strom und Wasser in Acetat umwandelt , ein Molekül, das in Wasser verdünnt und zur Ernährung von Pflanzen verwendet werden kann. Anschließend verfütterten sie diese Mischung an Algen, Hefen, Pilze und eine Auswahl häufig angebauter Pflanzen.
Elektrolyse-Schema
Am überraschendsten war, dass auch die Nutzpflanzen das Acetat konsumierten und wuchsen, obwohl sie in völliger Dunkelheit wuchsen, obwohl es einen Haken gab: Wenn man den Pflanzen genügend Acetat zum Wachsen gab, war dies für sie giftig, obwohl die Pflanzen sie können technisch auf Acetat wachsen, sie gedeihen nicht gerade darauf.
Jinkerson glaubt, dass, wenn Forscher einen Weg finden, Pflanzen anzubauen, die tatsächlich mit Acetat gedeihen, dies eine viel energieeffizientere Möglichkeit für vertikale Farmen sein könnte, Strom für die Acetatproduktion statt für die Beleuchtung umzuleiten.
Der Anbau von Pflanzen im Dunkeln kann an Orten nützlich sein, an denen Strom und Platz knapp sind, z. B. bei einem Raumflug zum Mars, ist jedoch für die meisten Pflanzen auf der Erde nicht geeignet. Jinkersons Projekt war einer der Gewinner der ersten Phase der Deep Space Food Challenge der NASA . In der nächsten Phase wird das Team einen Prototyp eines Geräts zum Anbau von Nahrungsmitteln bauen, um es mit der Weltraumbehörde zu teilen, was ein Schritt nach vorne für unser zukünftiges Leben auf einem anderen Planeten sein könnte.
