农业的历史是一个不断演变的故事,从木犁到农用无人机。但现在我们面临着完全不同的情况。一个生物工程师团队开发了一种系统,可以使光合作用本身变得过时。这是一项农业技术,挑战了我们对植物种植的一切了解,有望 生产粮食所需的土地减少了 94%,并且完全在黑暗中进行。
农业效率问题
La 光合作用这个支撑地球生命数十亿年的基本过程,隐藏着一个令人惊讶的公开秘密:它的效率非常低下。 植物吸收的光能中只有 1% 实际上转化为化学能。 这一事实促使研究人员寻找更有效的替代方案。的生物工程师 加州大学河滨分校 和 华盛顿大学在圣路易斯 提出了一种创新方法:电农业。他们的作品发表在杂志上 焦耳 (我在这里链接),提出了一个系统 它的效率达到4%,是自然光合作用的四倍。
“如果我们不再需要在阳光下种植植物,我们可以将农业与环境分开,并在室内受控环境中种植食物,”他解释道 罗伯特·金克森,生物工程师加州大学.
醋酸盐作为新的营养品
这项农业技术的核心是醋酸盐,一种类似于醋中乙酸的分子。太阳能电池板为二氧化碳和水之间的化学反应提供动力,产生这种化合物,成为植物的主要营养物质。植物经过基因改造,可以“唤醒”它们通常仅在发芽期间以种子中含有的储备为食时使用的代谢途径。 娇凤,电化学家 华盛顿大学,正在努力优化这一流程。
这种方法不仅适用于植物:真菌、酵母和藻类已经使用醋酸盐作为能源。
电农业的潜在风险
每一项创新都会带来需要仔细考虑的挑战。就电力农业而言,我们需要评估其长期影响 基因改造 在植物和对农业生物多样性的影响。 还有一个问题是 弹力: 将粮食生产集中在集中的垂直结构中可能会使我们更容易受到技术或能源中断的影响。
另一个不可低估的方面是获得该技术的途径: 可能会造成更明显的差距 先进农业 和传统,影响依赖传统农业的农村社区的经济。面临的挑战是在创新和传统农业实践的保护之间找到平衡。对我来说,强调这一点似乎很重要,尽管承诺了显着的优势, 我们必须谨慎行事,仔细评估这一转变对我们粮食系统的影响。
农业的未来前景
研究人员最初的努力集中在 蕃茄 e 生菜,但目标是将这种农业技术扩展到高热量作物,例如 木薯、红薯 e 谷物。 目前,改良植物可以将醋酸盐与传统的光合作用结合使用。正如前面提到的,最终目标更加雄心勃勃: 仅使用醋酸盐作为能源,创造出可以完全在黑暗中生长的植物。
“对于植物,我们仍处于研发阶段,”他承认 金克森。 “但是真菌、酵母和藻类今天已经可以通过这种方式生长,所以我认为这些应用可以首先商业化。”
农业突破2.0,从陆地到太空
这项农业创新最有趣的方面之一是它在太空中的潜在应用。在不受阳光影响的受控环境中种植食物的可能性,为未来的太空任务开辟了新的前景。电力农业可以将农田改造成多层建筑,以可控且高效的方式生产粮食。这是我们与粮食生产的关系的重大变化。
该团队继续完善醋酸盐生产系统,寻求进一步提高其效率。据他观察 角:“这只是这项研究的第一步:其效率和成本可能在不久的将来显着提高。”