Come possiamo coltivare più cibo utilizzando meno risorse? Gli scienziati si sono concentrati su questa domanda per decenni, se non per secoli, poiché una popolazione globale in continua crescita richiede la costante ricerca di nuovi modi per produrre cibo in modo sostenibile e a prezzi accessibili.
Ecco una domanda che la maggior parte di noi non ha mai considerato, perché sembra così inconcepibile: cosa succederebbe se le colture potessero crescere senza la luce solare – non in stile fattoria verticale, dove la luce LED sostituisce il sole, ma nel buio totale?
Un articolo pubblicato la scorsa settimana su «Nature Food» illustra un metodo per fare proprio questo.
La fotosintesi utilizza una serie di reazioni chimiche per convertire anidride carbonica, acqua e luce solare in glucosio e ossigeno. La fase dipendente dalla luce viene prima e si basa sulla luce solare per trasferire l’energia alle piante, che la convertono in energia chimica. Segue la fase indipendente dalla luce (detta anche Ciclo di Calvin), in cui l’energia chimica e l’anidride carbonica vengono utilizzate per formare molecole di carboidrati (come il glucosio).
Un gruppo di ricercatori dell’UC Riverside e dell’University of Delaware hanno trovato un modo per superare completamente la fase dipendente dalla luce, fornendo alle piante l’energia chimica di cui hanno bisogno per completare il Ciclo di Calvin nel buio totale. Hanno utilizzato un’elettrolisi per convertire l’anidride carbonica e l’acqua in acetato, una forma di sale o estere dell’acido acetico e un comune elemento costitutivo della biosintesi (è anche il componente principale dell’aceto). Il gruppo ha somministrato l’acetato alle piante al buio, scoprendo che erano in grado di utilizzarlo come avrebbero utilizzato l’energia chimica ottenuta dalla luce solare.
Credits: Hann et al/Nature Food
Hanno provato il loro metodo su diverse varietà di piante e hanno misurato le differenze nell’efficienza di crescita rispetto alla normale fotosintesi. Le alghe verdi sono cresciute in modo quattro volte più efficiente, mentre il lievito ha registrato un miglioramento di 18 volte.
Il problema della fotosintesi, che esiste fin dall’inizio della vita sulla Terra, è che riesce a convertire in “cibo” per la pianta solo l’1% circa dell’energia che riceve dalla luce solare. Il gruppo di ricercatori è riuscito a somministrare l’acetato anche a piante come fagioli dall’occhio, pomodoro, tabacco, riso, colza e pisello verde.
“In genere, questi organismi vengono coltivati con zuccheri derivati dalle piante o con input derivati dal petrolio, che è un prodotto della fotosintesi biologica avvenuta milioni di anni fa”, ha dichiarato Elizabeth Hann, coautrice dello studio. “Questa tecnologia è un metodo più efficiente per trasformare l’energia solare in cibo, rispetto alla produzione alimentare che si basa sulla fotosintesi biologica”.
Disaccoppiare la crescita delle piante dalla luce solare, per quanto bizzarro possa sembrare, avrebbe enormi vantaggi potenziali per la produzione alimentare. Poiché i cambiamenti climatici rendono sempre più imprevedibili le condizioni meteorologiche e quindi i raccolti, sta diventando sempre più interessante – e necessario – coltivare il cibo in ambienti controllati, come quelli delle fattorie verticali. La possibilità di produrre più colture al chiuso porterebbe anche i prodotti a un livello completamente nuovo di “locale”, poiché le colture che utilizzano la fotosintesi artificiale per sostituire la luce del sole potrebbero teoricamente essere coltivate praticamente ovunque.
“L’utilizzo di approcci di fotosintesi artificiale per la produzione di cibo potrebbe essere un cambiamento paradigmatico per il modo in cui nutriamo le persone”, ha detto l’autore corrispondente dello studio, Robert Jinkerson, professore assistente di ingegneria chimica e ambientale della UC Riverside. “Aumentando l’efficienza della produzione alimentare, è necessaria meno terra, riducendo l’impatto dell’agricoltura sull’ambiente”.
Prima che questa metodologia possa essere presa seriamente in considerazione per la produzione alimentare su larga scala, è necessario definire alcuni dettagli fondamentali. Quanta energia, acqua e altre risorse verrebbero utilizzate rispetto all’agricoltura tradizionale o ad altre tecniche di crescita alimentare potenziate dalla tecnologia? La consistenza, il sapore e il contenuto nutrizionale delle piante alimentate con acetato sono identici a quelli delle piante coltivate alla luce solare?
Armeggiare con la natura sembra sempre un’impresa rischiosa, ma dalla Rivoluzione Verde all’avvento dei moderni OGM, gli esseri umani lo hanno fatto per secoli; in qualche misura la nostra sopravvivenza è dipesa dalla nostra capacità di manipolare la natura. Ora stiamo assistendo alle conseguenze di tale manipolazione, ma tecniche come la fotosintesi artificiale potrebbero finire per essere parte della cassetta degli attrezzi di cui avremo bisogno per riparare i danni che abbiamo fatto, continuando a nutrire una popolazione globale in crescita.
Articolo di Vanessa Bates Ramirez, tradotto e adattato da Federico Baravalle e rinvenibile al link: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/
Article by Vanessa Bates Ramirez, translated and adapted by Federico Baravalle and found at the link: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/
