将水、二氧化碳和阳光转化为氧气和能量的过程有助于植物自然生长——这是科学家们正在寻求的一个过程利用和适应为了生产食物、燃料等等。
在一项新研究中，科学家概述了一种实验性人工光合作用技术，该技术采用两步电催化过程，将太阳能电池板产生的二氧化碳、水和电力转化为醋酸盐（醋的主要成分）。然后植物可以利用这种醋酸盐来生长。
事实上，研究人员在这里设计的系统不仅是为了模仿自然界中发生的光合作用，而是为了真正改进它——在植物中，只有大约 1% 的阳光能量实际上转化为植物生物量，而这里的效率可以增加大约四倍。
研究人员技术的概述。 （Hann 等人，《自然食品》2022）
“通过我们的方法，我们试图找到一种生产食物的新方法，这种方法可以突破生物光合作用通常施加的限制，”化学和环境工程师罗伯特金克森说来自加州大学河滨分校。
研究人员开发的电力转换装置或电解槽必须经过专门优化，才能充当食品生产生物体的生长驱动力，这在一定程度上意味着提高乙酸盐的量并降低盐的产生量。
研究小组的进一步实验表明，富含醋酸盐的电解槽输出可以支持多种生物体，包括绿藻、酵母和产生蘑菇的菌丝体。为了进行比较，与自然光合作用相比，使用这种方法生产藻类的能源效率大约是自然光合作用的四倍。
科学家们表明，豇豆、番茄、烟草、水稻、油菜和青豌豆作物都能够利用醋酸盐中的碳，并且在没有阳光的情况下生长。该过程可以作为正常光合作用的补充，也可以代替它。
植物在完全黑暗的醋酸盐培养基中生长。 （马库斯·哈兰·唐纳韦/加州大学河滨分校）
“我们发现多种作物可以吸收我们提供的醋酸盐，并将其构建成有机体生长和繁荣所需的主要分子构建模块，”马库斯·哈兰·唐纳威说，来自加州大学河滨分校的植物学和植物科学家。
“通过我们目前正在进行的一些育种和工程，我们也许能够用醋酸盐作为额外的能源来种植作物，以提高作物产量。”
这里概述的过程非常令人印象深刻，它是美国宇航局深空食品挑战赛的获奖者之一，这是一项新兴技术的展示，有朝一日可以帮助在太空中种植粮食：想象一下能够在地下掩体内种植农作物， 例如。
人工光合作用不仅仅在太空中可以标志着粮食生产的巨大变化。这气候危机这意味着极端气温、干旱、洪水和其他对标准农业实践的威胁正变得越来越普遍。
虽然这样的流程并不是不解决问题的借口，它们可以帮助提高粮食生产的弹性，并且意味着农作物可以在更多的地方种植——也许是在更多的城市地区。
“使用人工光合作用方法生产食物可能会改变我们喂养人类的方式，”金克森说。 “通过提高粮食生产效率，需要更少的土地，从而减轻农业对环境的影响。”
“对于外太空等非传统环境中的农业来说，能源效率的提高可以帮助以更少的投入养活更多的船员。”
该研究发表于天然食品。
