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Fotossíntese artificial não depende de luz do Sol. Ou quase isso

Método desenvolvido por pesquisadores visa "melhorar a eficiência" da fotossíntese natural, e pode ser útil para plantações no espaço

05/07/2022 às 10:15

A fotossíntese é o processo físico-químico que todos os vegetais clorofilados usam para obter seu sustento, convertendo dióxido de carbono (CO₂) e água em glicose e carboidratos, enquanto expele oxigênio na natureza. Ela é considerado um dos processos químicos essenciais para a manutenção da vida na Terra, por viabilizar a base de quase todas as cadeias alimentares do planeta.

No entanto, isso não quer dizer que não é possível melhorar um processo natural. Um time de biólogos e engenheiros das Universidades da Califórnia, Riverside e de Delaware apresentaram um artigo curioso, onde detalham um procedimento que não usa luz solar para disparar a fotossíntese, e segundo o artigo, é bem mais eficiente. Mas não se empolgue demais.

Não desse jeito (Crédito: Reprodução/NBCUniversal)

Não desse jeito (Crédito: Reprodução/NBCUniversal)

O artigo (cuidado, PDF) define o processo de fotossíntese natural, que evoluiu por bilhões de anos para transformar luz solar, água e carbono em biomassa vegetal, energia e oxigênio como "ineficiente", o que é uma afirmação bastante ousada de se fazer. Assim, os pesquisadores liderados por Elizabeth Hann, doutoranda de UC Riverside, apresentaram um método que aumenta a produtividade, removendo (em partes) a luz solar da equação.

Os pesquisadores usaram um processo eletrocatalítico de duas etapas, que converte água, CO₂ e eletricidade em acetato, uma das substâncias principais do vinagre comum. Ele é então submetido às plantas, que o consomem e crescem normalmente, em um ambiente completamente desprovido de luz natural.

Diversas culturas foram testadas no experimento, como, cogumelos, algas verdes e leveduras. As algas alimentadas com acetato crescem 4 vezes mais rápido do que em um ambiente natural, enquanto a levedura, componente tradicional usado pelos norte-americanos para extrair açúcar do milho, se desenvolve em uma taxa ainda mais rápida, consumindo 18 vezes menos tempo do que em uma plantação tradicional.

Outros vegetais testados incluem alface, arroz, feijão-fradinho, ervilha, tomate, canola, pimenta e a Arabidopsis thaliana, que embora não tenha tanto valor comercial, é uma das espécies de plantas mais usadas na pesquisa científica.

Plantas em cultura de acetatos, crescendo normalmente em ambiente totalmente desprovido de luz (Crédito: Marcus Harland-Dunaway/UC Riverside) / fotossíntese

Plantas em cultura de acetatos, crescendo normalmente em ambiente totalmente desprovido de luz (Crédito: Marcus Harland-Dunaway/UC Riverside)

Segundo Marcus Harland-Dunaway, também doutorando da UC Riverside e um dos co-autores do projeto, técnicas de reprodução e engenharia genética podem ser usadas para empregar o método em que plantas consomem acetato para aumentar o rendimento de colheitas, enquanto há outras aplicações interessantes.

Robert Jinkerson, professor-assistente de Engenharia Química e Ambiental da UC Riverside, como o procedimento não utiliza campos vastos para o plantio, ele pode viabilizar cultivo em áreas urbanas e, no futuro, até no espaço sideral, algo essencial para estabelecer colônias na Lua, em Marte, ou em outros lugares do Sistema Solar.

Fotossíntese sem o Sol? Mais ou menos

Claro que há alguns pontos a apontar, o primeiro e mais óbvio, o Sol não foi completamente excluído do processo. O procedimento usa um eletrolisador para converter energia elétrica, CO₂ e água em acetato, e na pesquisa, ele foi devidamente alimentado por... energia solar captada em painéis

Desnecessário dizer que por mais que uma plantação alimentada por acetato não dependa de uma grande área para crescer, ela ainda precisa de energia para iniciar o processo, e ela precisa vir de algum lugar. E a energia solar ainda é uma das mais baratas.

Ao mesmo tempo, é preciso lembrar que implementar esse novo método implica em custos nada baixos, por isso, é bem provável que ele não escale, nem seja interessante para produtores de commodities, como soja, trigo e milho. O custo para produzir tais culturas já é extremamente baixo, logo, a novidade não vai animar essa turma.

O restante das terras reservadas para a produção rural são ocupadas por pastos, e a produção pecuária não deve tirar grandes vantagens disso.

Diagrama do método de produção de vegetais (quase) sem luz solar (Crédito: Marcus Harland-Dunaway/UC Riverside)

Diagrama do método de produção de vegetais (quase) sem luz solar (Crédito: Marcus Harland-Dunaway/UC Riverside)

Ainda assim, a pesquisa de UC Riverside e Delaware mostra uma alternativa para cultivar plantações em lugares onde há pouca luz do Sol, como em colônias espaciais, ou ambientes que podem ser alocados em terra, como galpões. Martha Orozco-Cárdenas, diretora do Centro de Pesquisa para Transformações de Plantas da UC Riverside e outra co-autora do estudo, citou a possibilidade de usar navios como campos para plantações.

De qualquer forma, a proposta despertou o interesse da NASA, tanto que ela foi a vencedora da primeira fase do Deep Space Food Challenge, um concurso que irá pagar até US$ 1 milhão em prêmios para quem desenvolver novas técnicas para produção e aproveitamento de comida no espaço, de modo a não depender da Terra.

Referências bibliográficas

Hann, E.C., Overa, S., Harland-Dunaway, M. et al. A hybrid inorganic–biological artificial photosynthesis system for energy-efficient food production. Nature Food, Volume 3, Edição 6, 26 páginas, 23 de junho de 2022. Disponível aqui.

Fonte: WIRED

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