Будем ли мы делать еду «из воздуха»? Нам не понадобятся растения для производства еды

Китайские ученые могут производить крахмал без живых клеток. Это открывает множество новых возможностей — например, освобождение сельскохозяйственных угодий для дикой природы.

На страницах престижного научного еженедельника «Наука» ученые Китайской академии наук сообщают о беспрецедентном достижении. Им удалось разработать метод синтеза крахмала из углекислого газа без участия живых организмов.

Крахмал – это углевод, который обычно содержится в растительных организмах. Для них это запас энергии (животные используют для этой цели гликоген). Именно крахмалистые культуры — картофель, рис, кукуруза и пшеница — составляют основу рациона во многих странах. Они также являются важным источником крахмала для пищевой промышленности.

Впервые удалось обойти фотосинтез, и получить крахмал из углекислого газа вне живой клетки. Процесс, разработанный китайскими исследователями, может позволить производить его промышленным способом. Это также открывает поле для синтеза многих других ценных соединений из углекислого газа.

Фотосинтез неэффективен, а сельское хозяйство — пустая трата ресурсов планеты.
Фотосинтез в растениях — процесс образования углеводов из углекислого газа и воды под действием солнечного света — процесс не из простых. Для образования крахмала требуется ряд из 60 различных, иногда очень сложных биохимических реакций, протекающих в растительных клетках.

Растения должны соблюдать тонкий баланс между поглощением углекислого газа и потерей воды. Фотосинтез также не является особенно эффективным процессом. Подсчитано, что он использует только от 1 до 2 процентов  солнечной энергии. Для растений этого достаточно, но потребности у человечества все больше и больше.

Не все части растений съедобны для нас, а в умеренных широтах фотосинтез прекращается осенью и зимой. Выращивание растений «тратит впустую» гораздо больше энергии. С энергетической точки зрения выращивание растений — пустая трата солнца и поверхности планеты.

Будем ли мы делать еду «из воздуха»? Нам не понадобятся растения для производства едыисточник фото

Биореакторы вместо кукурузы или картофеля

Китайским исследователям из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии Китайской академии наук удалось разработать процесс синтеза крахмала из углекислого газа всего за 11 реакций. Это значительно меньше, чем в растительных клетках.

Процесс также намного эффективнее. При этом используется в 8,5 раз меньше энергии, чем при производстве крахмала из кукурузы. «Годовое производство крахмала в кубическом метре биореактора теоретически будет соответствовать количеству крахмала, полученному из кукурузы, растущей на площади в одну треть гектара», — сказал Цай Тао, ведущий автор исследования в журнале Science.

Было много препятствий, которые нужно было преодолеть. Одни химические реакции требуют правильной температуры, другие кислотности, третьи света. Некоторые побочные продукты химической реакции могут предотвращать или препятствовать последующим реакциям. Бывает очень сложно спланировать всю последовательность реакций, в которых будут образовываться сложные молекулы. Но разработка столь сложного процесса открывает путь к синтезу других ценных соединений из углекислого газа.

Нам не понадобятся растения для производства еды

Но самое главное, что дорога к промышленному производству крахмала из углекислого газа открыта. Для этого нам не понадобятся растения.

— Если нам удастся снизить затраты на такой процесс до уровня, сравнимого с затратами на сельскохозяйственные культуры, мы рассчитываем, что это может сэкономить до 90 процентов земли, используемой сегодня для возделывания, и такое же количество воды используется для полива сельскохозяйственных культур, говорит Ма Яньхэ, другой автор опубликованного исследования.

Трудно сосчитать другие преимущества, связанные с ним. Большую часть Земли снова могли бы занять луга и леса. Не будет риска неурожая из-за засух, наводнений или сбоев в цепочках поставок. Производство синтетического крахмала также сократит использование сельскохозяйственных химикатов.

Синтетический углекислый крахмал. Как насчет белка? Их будут производить бактерии.

Финская компания Solar Foods строит завод, который тоже хочет производить еду «из воздуха», пусть и с помощью бактерий. Предполагается, что они синтезируют белок из водорода, углекислого газа и азота. Компания намерена продавать их как так называемые солен. По его словам, для производства одного килограмма потребуется всего 10 литров воды. В случае с килограммом соевых бобов это 2,5 тысячи. литров, а говядины – целых 15 тысяч. литров.

Недавно ученые в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) утверждали, что белок, вырабатываемый бактериями, решит еще одну проблему. Во всем мире тропические леса вырубаются для выращивания соевых бобов. Большая часть его не попадает на наши столы, а становится ингредиентом корма для животных.

Если бы углекислый газ из воздуха использовался и превращался в соединения, необходимые бактериям, они могли бы стать кормом для животных. Как подсчитали ученые PNAS, это обеспечило бы человечество таким же количеством животного белка, как при существующей системе производства. Однако это заняло бы лишь десятую часть площади, необходимой сегодня для выращивания сои.

Источник: Наука.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

84 − 80 =

В Тренде