Çiftçilik, hemen mavi bir gökyüzünün altında yemyeşil yapraklı tarlaların, rüzgarda savrulan mısırların veya dağ yamaçlarına oyulmuş görkemli teraslı pirinç tarlalarının görüntülerini canlandırır. Tarım, toplumları ve beslenme alışkanlıklarımızı kabaca değiştirdi 12,000 yıl önce İnsanlar göçebe avcı-toplayıcı yaşam tarzlarından daha kalıcı yerleşimlere geçtiğinde.
Son yüzyıllarda, yenilikçi tarım ekipmanları ve sentetik kimyasal gübreler, giderek artan bir insan nüfusunu beslemek için gıda üretimini artırdı. Ancak herhangi bir arka bahçe bahçıvanının bildiği gibi, bitki bazlı gıda yetiştirmek (marul, domates, otlar, tahıllar, kabaklar) hala çoğunlukla eski bir stratejiye dayanmaktadır: Besleyici toprağa tohum ekin, bol güneş ışığıyla iyi nemlendirin ve büyümelerini bekleyin.
Bu stratejinin dezavantajları da var. Tarım, dünyanın yaşanabilir arazisinin neredeyse yarısını kullanıyor ve insan kaynaklı sera gazı emisyonlarının üçte birine kadarını oluşturuyor. yazdı St. Louis'deki Washington Üniversitesi'nden Feng Jiao ve ekibi yakın zamanda yaptıkları bir analizde şunları söylüyor:
Nedeni? Güneşli bölgeler doğal olarak ürün yetiştirmek için yeterli ışık sağlarken, daha soğuk kışları olan bölgeler genellikle yılın bir bölümünde yetiştirme ışıklarına ve seralara ihtiyaç duyar. Bu, enerji tüketimini, lojistik baş ağrılarını ve nihayetinde gıda maliyetlerini artırır.
Jiao ve meslektaşları makalelerinde, arazi kullanımını ve sera gazı emisyonlarını azaltmak için çiftçilik uygulamalarını önemli ölçüde değiştirebilecek yeni bir yöntemden bahsediyorlar.
"Elektro-tarım" olarak adlandırılan yaklaşım, ortamdaki CO2'yi dönüştüren bir kimyasal reaksiyonu tetiklemek için güneş panellerini kullanır2 asetat adı verilen bir enerji kaynağına. Bazı mantarlar, mayalar ve algler zaten asetatı yiyecek olarak tüketir. Hafif bir genetik değişiklikle, tahıllar, domatesler veya marul gibi diğer yaygın yiyecekleri de asetat tüketecek şekilde tasarlayabiliriz.
Ekip, bunun "tarım alanında çığır açıcı bir devrim" olabileceğini yazdı.
Bir tahmine göre, ABD elektro-tarımını tam olarak benimserse, tarım arazisi kullanımı neredeyse %90 oranında azalacaktır. Benzer bir sistem, küçük alanlarda verimliliğin önemli olduğu uzay uçuşları sırasında daha verimli ürün yetiştirilmesine de olanak sağlayabilir. Daha fazla araştırmayla, asetatla geleneksel fotosentezi atlayıp karanlıkta bitki yetiştirmek bile mümkün olabilir.
"Bu yeni sürecin bütün amacı fotosentezin verimliliğini artırmaya çalışmaktır." şuraya Jiao bir basın açıklamasında. "Şu anda, yaklaşık yüzde dört verimlilikteyiz, bu zaten fotosentezden dört kat daha yüksek ve bu yöntemle her şey daha verimli olduğu için CO2 “Gıdanın üretimiyle ilişkili ayak izi çok daha küçük hale geliyor.”
İnsan ve Yiyecek
Tarım, karbon emisyonlarını azaltmanın en zor olduğu alanlardan biridir. Küresel nüfus arttıkça, çevre üzerindeki etkisi muhtemelen artacaktır.
Ekip, "Yaşanabilir bir gezegeni sürdürmek için küresel gıda sisteminin yeniden tasarlanmasına acil ihtiyaç var" diye yazdı.
Fotosentez tarımın kalbindedir. Bitkilerde ve bazı bakterilerde, kloroplast adı verilen yeşil renkli moleküler makineler güneş ışığını emer ve bu ışığı enerjiye dönüştürür. Çoğu çiftliğin merkezi Kaliforniya gibi güneş alan bölgelerde olması tesadüf değildir.
Çiftçiler ve bilim insanları tarımsal ayak izlerini küçültmeyi denediler dikey tarım. Doğrusu, dikey çiftlikler büyük yatay tarlalar yerine istiflenmiş raflarda ürün yetiştirir. Yöntem genellikle bitkilerin toprak yerine su bazlı bir sistemden besinleri emdiği hidroponiğe dayanır, benzer şekilde AeroBahçe ama endüstriyel ölçekte.
Bu sistemler iç mekanlarda çalışır, böylece bitkiler tüm yıl boyunca büyüyebilir. Ancak yapay yetiştirme ışıklarına aşırı bağımlılık, yüksek enerji tüketiminin ölçeklenme yeteneklerini sınırladığı anlamına gelir.
Sorunun bir kısmı verimliliktir. Ekip, "Geleneksel dikey tarımda LED yetiştirme ışıklarına sağlanan elektriğin çoğu ısıya kayboluyor" şeklinde açıkladı.
Elektro-tarım veya "elektro-tarım" bu zorlukların etrafından dolaşıyor. Sistem, ortamdaki CO'yu yakalar2 havadan gaz çıkarır ve gazı etanol ve asetat gibi farklı moleküllere dönüştürmek için su ve elektrik kullanır; bu da bazı türler için "bitkisel besin"dir.
Asetat, birçok biyolojik reaksiyonun merkezinde yer alan sirke benzeri bir kimyasaldır. yeni bir çalışma CO'dan yapılan asetat bulundu2 maya, mantar ve bir tür yeşil alg yetiştirmek için kullanılabilir doğal fotosenteze gerek kalmadan tam karanlıkKimyasal, biraz güneş ışığıyla birlikte, geleneksel tarım teknikleriyle karşılaştırıldığında dokuz farklı ürün türünde büyümeyi dört kat artırdı.
Bu ilk sonuçlar bilim insanlarını şu soruyu sormaya yöneltti: Fotosentezin yerine asetatı tek başına kullanabilir miyiz?
Tam olarak değil. Çoğu yetişkin bitki, ağırlık ve boyutlarını oluşturmak için doğal olarak fotosenteze ihtiyaç duyar. Elektro-ag ile yetiştirilen bitkilerin, çoğu yetişkin bitkinin işlemekte zorlandığı asetatı birincil besin kaynağı olarak tüketmek için metabolizmalarını değiştirmeleri gerekir.
Ama bitkiler yapabilmek tohumlardan filizlenirken enerji için molekülü kullanırlar. Bu, bebekken süt içen ancak daha sonra laktoz intoleransı yaşayan insanlara biraz benzer. Genetik programlama hala oradadır; sadece yeniden etkinleştirilmesi gerekir.
İşte nerede genetik mühendisliği devreye girer
Asetat metabolizmasında yer alan genleri değiştirerek, bitkilerin molekülü sindirme doğal yeteneğini yeniden canlandırmak mümkün olabilir. Strateji henüz doğrudan test edilmedi. Ancak bakterilerde, bir geni güçlendirmek asetat metabolizmasında rol alanların onu yeme yeteneklerini artırdığı görüldü.
Asetat yiyen bitkilerin mühendisliği, elektro-tarım sistemi kurma yolunda atılan “kritik bir adımdır”.
Ekip, arazi kullanımını azaltmak için üç bölmeli bir buzdolabı gibi dikey olarak istiflenmiş bir kurulum öngörüyor. İlk bölüm -çatı- enerji toplamak için güneş panelleriyle kaplanacak. Orta bölüm bu enerjiyi CO2'yi parçalamak için kullanacak2 ve alt bölümde büyüyen bitkileri beslemek için asetat üretir. Mahsul türüne bağlı olarak, bu bölüm, bir buzdolabındaki tepsiler gibi, üst üste istiflenmiş yaklaşık üç ila yedi "kat" bitkiyi tutabilir.
Into the Wild
Elektro-tarım çevreye fayda sağlayabilir, yalnızca ABD'de tarım için toplam arazi kullanımını yaklaşık %88 oranında azaltabilir. Bu, yoğun ormanlar gibi doğal ekosistemlere geri döndürülebilecek bir milyar dönümden fazla araziyi serbest bırakacaktır. Teknoloji ayrıca gıda fiyatlarının dengelenmesine yardımcı olabilir. İklim değişikliği nedeniyle hava durumu giderek daha öngörülemez hale geldikçe, gelişmekte olan ülkeler genellikle en çok etkilenenlerdir. Büyük ölçekli bir iç mekan sistemi, oynaklığı sınırlamaya yardımcı olabilir.
Ancak tüm bunların ne kadara mal olacağı hala belirsiz. Alan hala çok erken bir aşamada. Şu anda bilim insanları, asetatı gıda olarak kullanma yeteneklerini artırmak için domates ve marul genlerini ayarlıyor. Patates, mısır, pirinç ve buğday gibi yüksek kalorili temel ürünler sırada. Bitkiler bir yana, benzer bir teknoloji -teoride- süt ürünleri ve bitki bazlı et yetiştirmek için de kullanılabilir, ancak fikir henüz test edilmedi.
Jiao, "Bu, bu araştırma için sadece ilk adım ve yakın gelecekte verimliliğinin ve maliyetinin önemli ölçüde artacağına dair umut olduğunu düşünüyorum" dedi.
Resim Kredi: Francesco Gallarotti on Unsplash
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://singularityhub.com/2024/10/24/this-radical-new-farming-method-would-replace-photosynthesis-with-solar-power/
