Traduzido por Julio Batista
Original de David Nield para o ScienceAlert
O processo de transformar água, dióxido de carbono e luz solar em oxigênio e energia ajuda as plantas a crescer naturalmente – e é um processo que os cientistas procuram aproveitar e adaptar para produzir alimentos, combustível e muito mais.
Em um novo estudo, cientistas descrevem uma técnica experimental de fotossíntese artificial, que implanta um processo eletrocatalítico de duas etapas para transformar dióxido de carbono, água e eletricidade gerada por painéis solares em acetato (o principal componente do vinagre). Este acetato pode então ser aproveitado pelas plantas para crescer.
Na verdade, o sistema que os pesquisadores projetaram pretende não apenas imitar a fotossíntese que acontece na natureza, mas realmente melhorá-la – nas plantas, apenas cerca de 1% da energia da luz solar é realmente transformada em biomassa vegetal, enquanto aqui a eficiência pode ser multiplicada por cerca de quatro vezes.
“Com nossa abordagem, procuramos identificar uma nova maneira de produzir alimentos que pudesse romper os limites normalmente impostos pela fotossíntese biológica”, disse o engenheiro químico e ambiental Robert Jinkerson, da Universidade da Califórnia, Riverside (EUA).
O dispositivo de conversão de eletricidade ou eletrolisador desenvolvido pelos pesquisadores teve que ser especialmente otimizado para atuar como um motor de crescimento de organismos produtores de alimentos, o que em parte significava aumentar a quantidade de acetato e diminuir a quantidade de sal produzida.
Outros experimentos da equipe demonstraram que o produto do eletrolisador rico em acetato poderia suportar uma variedade de organismos, incluindo algas verdes, leveduras e micélio, que produzem cogumelos. Para fazer uma comparação, a produção de algas é cerca de quatro vezes mais eficiente em termos energéticos usando esse método em comparação com a fotossíntese natural.
As culturas de feijão-fradinho, tomate, tabaco, arroz, canola e ervilha verde foram capazes de usar o carbono no acetato e crescer sem luz solar, mostraram os cientistas. O processo pode ser usado além da fotossíntese normal, bem como em vez dela.
“Descobrimos que uma ampla gama de culturas poderia pegar o acetato que fornecemos e transformá-lo nos principais blocos de construção molecular que um organismo precisa para crescer e prosperar”, disse Marcus Harland-Dunaway, botânico e cientista de plantas da UC Riverside.
“Com alguns melhoramentos e engenharia em que estamos trabalhando atualmente, podemos cultivar culturas com acetato como fonte extra de energia para aumentar o rendimento das culturas”.
O processo descrito aqui é tão impressionante que é um dos vencedores do NASA Deep Space Food Challenge, uma amostra de tecnologia emergente que poderia um dia ajudar no cultivo de alimentos no espaço: imagine poder cultivar alimentos dentro de bunkers subterrâneos em Marte, por exemplo.
Não é apenas no espaço que a fotossíntese artificial pode marcar uma mudança drástica na produção de alimentos. A crise climática significa que temperaturas extremas, secas, inundações e outras ameaças às práticas agrícolas padrão estão se tornando mais comuns.
Embora processos como esse não sejam uma desculpa para não combater as mudanças climáticas, eles podem ajudar a tornar a produção de alimentos mais resiliente e significar que as culturas podem ser cultivadas em mais lugares – em áreas mais urbanas, talvez.
“O uso de abordagens de fotossíntese artificial para produzir alimentos pode ser uma mudança de paradigma na forma como alimentamos as pessoas”, disse Jinkerson. “Ao aumentar a eficiência da produção de alimentos, menos terra é necessária, diminuindo o impacto que a agricultura tem no meio ambiente”.
“E para a agricultura em ambientes não tradicionais, como o espaço sideral, o aumento da eficiência energética pode ajudar a alimentar mais tripulantes com menos insumos”.
A pesquisa foi publicada na Nature Food.