La fotosíntesis artificial podría producir alimentos

Fotosntesis artificial

El proceso convierte el agua, la energa y el dixido de carbono en acetato a lo largo de dos pasos electrocatalticos.

Despus, en la oscuridad, los organismos que producen alimentos utilizan el acetato. La conversin de la luz solar en alimento podra ser hasta 18 veces ms eficiente con el sistema hbrido orgnico-inorgnico.

Durante millones de aos, la fotosntesis se ha desarrollado en las plantas para convertir el agua, el dixido de carbono y la energa solar en biomasa vegetal y en los alimentos que consumen los humanos.

Sin embargo, este mecanismo es increblemente ineficiente, ya que slo el 1% de la energa de la luz solar llega realmente a la planta.

Al adoptar la fotosntesis artificial, los investigadores de las universidades de Delaware y Riverside han descubierto un medio para producir alimentos sin el requisito de la fotosntesis biolgica.

Proceso electrocataltico

El estudio utiliz un proceso electrocataltico de dos pasos para transformar el CO2, la energa y el agua en acetato, que es la forma qumica del ingrediente principal del vinagre.


Luego, en la oscuridad, los organismos que producen alimentos utilizan el acetato. Este sistema hbrido orgnico-inorgnico podra mejorar la eficiencia de la conversin de la luz solar en alimentos, hasta 18 veces ms eficiente para algunos cultivos, cuando se combina con paneles solares para crear la electricidad que alimenta la electrocatlisis.

Con nuestro enfoque esperbamos descubrir un medio novedoso de fabricar alimentos que pudiera romper las restricciones impuestas por la fotosntesis biolgica, Robert Jinkerson, profesor adjunto de Ingeniera Qumica y Medioambiental de la Universidad de California en Riverside.

La salida del electrolizador se ajust para ayudar al crecimiento de los organismos productores de alimentos con el fin de unir todas las partes del sistema.

Electrolizadores

Los electrolizadores son mquinas que utilizan la electricidad para transformar sustancias qumicas y productos inutilizables, como el CO2, en recursos bsicos. Las mayores cantidades de acetato generadas en un electrolizador hasta la fecha se consiguieron aumentando la cantidad de acetato producido y reduciendo la cantidad de sal utilizada.


Fuimos capaces de obtener una alta selectividad hacia el acetato que no se puede alcanzar con las vas tradicionales de electrlisis de CO2 utilizando un montaje de electrlisis de CO2 en tndem de ltima generacin construido en nuestro laboratorio, Feng Jiao, Universidad de Delaware.

Los experimentos revelaron que una variedad de especies productoras de alimentos, incluidas las algas verdes, la levadura y el micelio de hongos que produce setas, pueden cultivarse en la oscuridad directamente en la salida del electrolizador rica en acetato.


Con este mtodo, la produccin de algas es unas cuatro veces ms eficiente desde el punto de vista energtico que su cultivo por fotosntesis. Cuando se utiliza el azcar del maz en lugar de los mtodos de cultivo tradicionales, la produccin de levadura es unas 18 veces ms eficiente desde el punto de vista energtico.

Fotosntesis biolgica

Sin ninguna ayuda de la fotosntesis biolgica, hemos sido capaces de desarrollar criaturas que producen alimentos. Estas criaturas suelen crecer con azcares vegetales o ingredientes derivados del petrleo, que son subproductos de la fotosntesis biolgica que se produjo hace millones de aos.

En comparacin con la produccin de alimentos que depende de la fotosntesis biolgica, esta tcnica es una forma ms eficaz de convertir la energa solar en alimentos, Elizabeth Hann, estudiante de doctorado del laboratorio Jinkerson.

Tambin se estudi si esta tcnica podra utilizarse para cultivar. Cuando se cultivaron en la oscuridad, el caup, el tomate, el tabaco, el arroz; la colza y el guisante verde fueron capaces de utilizar el carbono del acetato.

Descubrimos que diversos cultivos eran capaces de convertir el acetato que les dbamos en los componentes moleculares esenciales que un organismo necesita para desarrollarse y prosperar. Ahora estamos trabajando en tcnicas de cultivo e ingeniera que podran permitirnos cultivar con acetato como fuente de energa adicional para aumentar el rendimiento agrcola, Marcus Harland-Dunaway, estudiante de doctorado en el laboratorio Jinkerson.

Produccin de alimentos con fotosntesis artificial

La fotosntesis artificial permite cultivar alimentos en las condiciones ms complicadas; que ha trado el cambio climtico humano al liberar a la agricultura de su total dependencia de la luz.

Si los cultivos para las personas y los animales crecieran en condiciones reguladas y menos intensivas en recursos, la sequa; las inundaciones y la menor disponibilidad de tierras seran un peligro menor para la seguridad alimentaria mundial.

Adems, se podran cultivar en zonas urbanas y otras regiones que ahora no son aptas para la agricultura; e incluso alimentar a los futuros viajeros espaciales.

El uso de tcnicas de fotosntesis artificial podra suponer un cambio de paradigma en la forma de alimentar a la poblacin. A medida que la produccin de alimentos sea ms eficiente, se necesitar menos tierra, lo que reducir el efecto medioambiental de la agricultura.

Adems, la mejora de la eficiencia energtica podra ayudar a alimentar a ms miembros de la tripulacin; al tiempo que se utilizan menos recursos para la agricultura en zonas no tradicionales, como el espacio, Robert Jinkerson.

Este mtodo de produccin de alimentos se present al Deep Space Food Challenge de la NASA y gan la fase I.

Fuente: Portal Fruticola