هناك نكتة في الراحلون أنه يجب عليك معاملة الفيدراليين وكأنهم فطر: أطعمهم الفضلات، واحتفظ بهم في الظلام. وقد تم التعبير عن نفس المشاعر تجاه الصحفيين، وهو أمر مناسب، لأن البعض منا على الأقل رجال مرحون. (لا تذهب بعيدا، لا مزيد من التورية، أعدك). وقد طبق العلماء الآن هذه الفكرة على النباتات، مما يشير إلى أنها يمكن أن تنمو في ظروف كان يُعتقد في السابق أنها مستحيلة.
نظر الكيميائيون في العديد من الجامعات، بما في ذلك جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد، في عملية التمثيل الضوئي، حيث تقوم النباتات بتحويل ضوء الشمس إلى سكر تستخدمه لتغذية نموها، وقرروا أنها قد تكون غير فعالة للغاية لمواكبة الطلب البشري المتزايد. للطعام. في المجلة جولوكتبوا أن تغير المناخ والنمو السكاني يدفعان البشرية إلى تطوير طرق أفضل لزراعة المحاصيل التي لا تعتمد على الشمس. ولتحقيق هذه الغاية، ابتكر الفريق طريقة زراعية جديدة، يقولون إنها تتجاوز عملية التمثيل الضوئي التقليدية، ويمكن أن تكون جزءًا من الحل لمشكلة انعدام الأمن الغذائي العالمية.
وقال روبرت جينكرسون، الأستاذ المساعد في الهندسة البيئية الكيميائية بجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد: “إذا لم نعد بحاجة إلى زراعة النباتات تحت ضوء الشمس، فيمكننا فصل الزراعة عن البيئة وزراعة الغذاء في بيئات داخلية خاضعة للرقابة”. ، الذي قاد البحث، في بيان صحفي. “أعتقد أننا بحاجة إلى نقل الزراعة إلى المرحلة التالية من التكنولوجيا، ويجب أن يكون إنتاجها بطريقة خاضعة للرقابة ومنفصلة عن الطبيعة هو الخطوة التالية.”
تكمن مشكلة عملية التمثيل الضوئي، من وجهة نظر الإنسان، في أن النباتات تحول القليل جدًا من الضوء الذي تمتصه إلى طاقة كيميائية. ومن خلال إيجاد طرق لتحسين هذا الرقم بشكل مصطنع، سيتمكن المزارعون من زيادة إنتاجهم بشكل كبير، دون الحاجة إلى المزيد من الموارد، أو إنتاج المزيد من انبعاثات الغازات الدفيئة. في حين أن الزراعة الكهربائية، كما أسماها الباحثون، ليست مفهومًا جديدًا، فقد كتبوا في الدراسة أن الجهود السابقة لزيادة إنتاجية المحاصيل باستخدام هذه التقنية واجهت مشاكل. أدت بعض الجهود إلى قيام المصانع بزيادة إنتاجها من الإيثيلين، والذي على الرغم من أنه يعمل كهرمون نمو للنباتات، إلا أنه لا يؤدي بشكل مباشر إلى إنتاج أكثر كفاءة للطاقة الكيميائية.
ولحل هذه المشكلة، بحث الباحثون عن مركبات أخرى من شأنها أن تحفز النباتات على النمو بكفاءة أكبر. واستقروا على الأسيتات، والتي يمكن إنتاجها باستخدام تفاعل كيميائي يشمل ثاني أكسيد الكربون والماء. وكتبوا أن هذه العملية يمكن تشغيلها بواسطة الألواح الشمسية الموضوعة فوق مزارع مائية داخلية ضخمة، والتي ستكون موطنًا لكميات هائلة من المحاصيل المهندسة وراثيًا لتحسين عملية التمثيل الغذائي للخلات. وقالوا إن النظام سيؤدي إلى تعزيزات هائلة في إنتاج الغذاء، دون التأثير سلبًا على البيئة. كما أنه سيقلل من الأراضي اللازمة لإنتاج الغذاء بنسبة تصل إلى 94%.
وقال فنغ جياو، عالم الكيمياء الكهربائية في جامعة واشنطن، والذي عمل أيضًا في البحث: “الهدف الأساسي من هذه العملية الجديدة هو محاولة تعزيز كفاءة عملية التمثيل الضوئي”. “في الوقت الحالي، لدينا كفاءة تبلغ حوالي 4%، وهي بالفعل أعلى بأربع مرات من عملية التمثيل الضوئي، ولأن كل شيء أكثر كفاءة مع هذه الطريقة، فإن بصمة ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بإنتاج الطعام تصبح أصغر بكثير.”
النظام فعال للغاية لدرجة أن النباتات تحتاج إلى القليل جدًا من الضوء. في حين أن الباحثين لم يحددوا بالضبط مقدار الانخفاض، فقد لاحظوا أن طريقتهم تعمل في “الظلام”، مما يلغي الحاجة إلى مجموعات كبيرة من الأضواء أو أنظمة تبريد HVAC لإدارة الحرارة، وفقًا للورقة البحثية.
وبينما توضح الورقة في الغالب النظرية الكامنة وراء طريقة الزراعة الكهربائية المقترحة، كتب المهندسون الكيميائيون أنهم حققوا “نجاحًا أوليًا” من خلال تجارب على الخس والأرز والكانولا والفلفل والطماطم. لقد تصوروا أيضًا مستقبلًا حيث يمكن استخدام الإلكترونات كمصدر للكربون لتعزيز نمو اللحوم المزروعة في المختبر.
عانت حوالي 14 مليون أسرة في الولايات المتحدة من انعدام الأمن الغذائي في عام 2023، وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية، في حين تقدر منظمة الصحة العالمية هذا الرقم بـ 2.33 مليار على مستوى العالم. ناهيك عن الارتفاع في تكلفة الغذاء (وهو الأمر الذي يمكن أن يصبح أكثر خطورة في المستقبل إذا نجح كروجر في تحقيق هدفه). إذا كانت الطماطم المزروعة في الظلام يمكن أن تخفض هذه الأرقام، فربما لا يكون إبقاؤها في الظلام أمرًا سيئًا للغاية.