Nuovo sistema di “fotosintesi” artificiale permette coltivazioni “al buio”

Sistema elettrochimico-biologico combinato per la produzione di cibo da CO2 (credito: DOI: 10.1038/s43016-022-00530-x | Hann, E.C., Overa, S., Harland-Dunaway, M. et al. | Nature Food, Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0)

È da molto tempo, ormai, che gli scienziati cercano di riprodurre la fotosintesi in laboratorio. Si tratta di un processo che, peraltro, non è ancora ben compreso. Come spiega un nuovo articolo dell’Università della California a Riverside, la fotosintesi ha potuto contare su un’evoluzione che è durata per milioni di anni. La fotosintesi trasforma l’energia della luce solare nonché l’anidride carbonica e l’acqua in biomassa vegetale e, sostanzialmente, nel cibo che mangiamo.

La fotosintesi non è un processo perfetto

Tuttavia non si tratta di un processo perfetto, anzi per certi versi può essere considerato inefficiente, almeno per quanto riguarda l’utilizzo dei raggi del Sole. Solo l’1% dell’energia solare, spiega il comunicato dell’università californiana, viene convertito.

Nuovo processo elettrocatalitico che usa acetato

Il nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Food, si concentra proprio su questo aspetto. Anzi i ricercatori hanno creato anche un processo elettrocatalitico, diviso in due fasi, per trasformare l’anidride carbonica, l’elettricità e l’acqua in acetato. Il sistema funziona in combinazione con l’utilizzo di pannelli solari per generare elettricità onde alimentare il processo di elettrocatalitico. Si tratta di un sistema “ibrido organico-inorganico”, come viene definito nello stesso comunicato, che potrebbe essere la base di un sistema ancora più complesso che converte la luce solare in cibo e soprattutto che potrebbe risultare più efficiente addirittura delle piante, fino a 18 volte di più per alcuni tipi di alimenti, calcolano i ricercatori.

Superare i limiti della fotosintesi biologica?

Si tratta di un approccio con il quale si vuole produrre cibo con una nuova modalità che superi i limiti della fotosintesi biologica, sostanzialmente i limiti della natura, spiega Robert Jinkerson, un professore di ingegneria chimica e ambientale della UC Riverside che l’autore corrispondente dello studio. “Utilizzando una configurazione di elettrolisi di CO2 in tandem all’avanguardia sviluppata nel nostro laboratorio, siamo stati in grado di ottenere un’elevata selettività nei confronti dell’acetato a cui non è possibile accedere attraverso percorsi di elettrolisi di CO2 convenzionali”, spiega Feng Jiao, ricercatore dell’Università del Delaware ed altro autore dello studio.

Diversi prodotti vegetali possono essere coltivati al buio

I ricercatori hanno scoperto che diversi prodotti vegetali possono essere letteralmente coltivati al buio utilizzando il sistema da loro creato. Tra questi alimenti ci sono alghe verdi, lievito e micelio fungino. In particolare la produzione di alghe risulta essere quattro volte più efficiente mentre quella del lievito addirittura 18 volte, sempre rispetto al processo naturale. Elizabeth Hann, una dottoranda del Jinkerson Lab e altra autrice dello studio, spiega che lei il team hanno coltivato organismi i quali producono del cibo e il tutto senza far ricorso alla fotosintesi biologica.

Tecnologia utilizzabile anche per le principali colture?

Ma una tecnologia del genere potrebbe essere usata anche per coltivare le piante che producono la maggior parte degli alimenti che mettiamo sulle nostre tavole? I ricercatori stanno analizzato questo aspetto e hanno scoperto, come spiega Marcus Harland-Dunaway, altro autore dello studio, che esistono diverse colture che potrebbero usare l’acetato per crescere e per prosperare. Con qualche altra modifica ingegneristica, spiega il ricercatore, si potrebbero letteralmente aumentare i raccolti.[1]

Note e approfondimenti

  1. Artificial photosynthesis can produce food without sunshine | News
  2. A hybrid inorganic–biological artificial photosynthesis system for energy-efficient food production | Nature Food (DOI: 10.1038/s43016-022-00530-x)

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