Меню

Новая сельскохозяйственная революция - «бионический лист», который может помочь накормить мир

06 апреля 2017, четверг

Химики Гарвардского университета изобрели новый вид «бионического» листа, который использует бактерии, солнечный свет, воду и воздух для внесения удобрения прямо в почву, где выращиваются культуры.

Данное изобретение имеет прямое отношение к продовольственной проблеме, поскольку популяция людей на планете продолжает увеличиваться. «Когда у вас в стране уже есть хорошо налаженный процесс и развитая инфраструктура, то вы легко можете производить и доставлять удобрения в любое место», — говорит Daniel Nocera.

«Но если они нужны в какой-нибудь деревне в Индии, то забудьте об этом. Более бедные страны, прежде всего страны с формирующимся рынком не всегда располагают теми ресурсами, которые нужны им для производства необходимого количества удобрений. И наш бионический „лист“ может решить эту проблему».

Исследование было представлено на национальном собрании Американского химического общества 3 апреля 2017 г. Бионический «лист» основывается на предыдущем изобретении группы Daniel Nocera: «искусственный лист» — устройство, имитирующее фотосинтез: при воздействии солнечного света оно имитирует натуральный лист, расщепляя воду на водород и кислород. Эти два газа хранятся в топливном элементе, который может использовать их для производства электроэнергии.

Затем последовал «бионический лист 2.0» — система расщепления воды, в которой используется солнечная энергия и бактерии Ralstonia eutropha для производства жидкого топлива с эффективностью 10% по сравнению с 1%, наблюдаемая в быстрорастущих растениях. Эта система обеспечивает биомассой и жидким топливом, в значительно большей степени, чем получаемые путем естественного фотосинтеза.

Для нового «бионического листа» команда Daniel Nocera разработала систему, в которой бактерии используют водород из воды, расщепленной искусственным листом плюс углекислый газ из атмосферы, чтобы сделать биопластик, который бактерии хранят внутри себя в качестве топлива. «Затем я могу поместить бактерии в почву, потому что она уже использовала солнечный свет, чтобы получить биопластик», — рассказывает Daniel Nocera. В конечном итоге получается аммиак, который используется для удобрения сельскохозяйственных культур.

Исследователи использовали свой подход для выращивания редиса. Овощи, получающие удобрение на основе бионического листа, весят на 150 процентов больше контрольных культур. Следующий шаг, по словам Daniel Nocera, заключается в том, чтобы увеличить пропускную способность, чтобы в один прекрасный день фермеры в Индии или в Африке к югу от Сахары могли производить свои собственные удобрения по данной технологии.

По словам Daniel Nocera, документ, полностью описывающий систему «бионоческого листа», будет представлен для публикации примерно через шесть недель.

Первая т.н. «зеленая революция» в 1960-х годах показала возросшее использование удобрений для новых сортов риса и пшеницы, что помогло удвоить сельскохозяйственное производство. Хотя эта трансформация привела к серьезному ущербу для окружающей среды, она, по данным Организации Объединенных Наций по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (UNN), потенциально спасла миллионы жизней, особенно в Азии. Но население мира продолжает расти, и ожидается, что к 2050 году его число увеличится более чем на 2 миллиарда человек, причем значительная часть этого роста по данным ООН придется на самые бедные страны.

Именно поэтому основной задачей для многих ученых и исследователей на ближайшие годы является повышение урожайности сельскохозяйственных культур. И такие изобретения, как «бионический лист», помогут справиться с этой непростой задачей.