Une nouvelle avancée dans le domaine de la biologie permet aux scientifiques de faire pousser des aliments sans lumière du soleil

La photosynthèse artificielle pourrait constituer “un changement de paradigme dans la façon dont nous nourrissons les gens”.

Des plantes qui poussent dans l’obscurité. Marcus Harland-Dunaway/UCR

La photosynthèse peut être considérée comme l’un des superpouvoirs de la nature, mais elle est étonnamment inefficace, puisque seul 1 % environ de l’énergie contenue dans la lumière du soleil parvient à la plante.

Aujourd’hui, des scientifiques de l’université de Riverside et de l’université du Delaware affirment avoir trouvé une méthode pour contourner la photosynthèse biologique, ce qui leur permet de créer de la nourriture sans la lumière du soleil grâce à la photosynthèse artificielle, comme le révèle un communiqué de presse.

Les chercheurs, qui ont publié leurs résultats dans Nature Food, ont utilisé un processus électrocatalytique en deux étapes pour convertir le dioxyde de carbone, l’électricité et l’eau en acétate, qui est le principal composant du vinaigre.

Ils ont ensuite appliqué l’acétate à des organismes producteurs de nourriture dans l’obscurité, ce qui a permis à ces organismes de se développer. Leur méthode pourrait fournir une alternative de croissance alimentaire très nécessaire face à une crise climatique catastrophique.

Photosynthèse artificielle : Cultiver des aliments sans lumière du soleil

Bien que les chercheurs de l’UC Riverside soulignent le fait que leur méthode ne nécessite pas de lumière solaire, ils font remarquer qu’elle peut fonctionner de manière incroyablement efficace avec l’énergie solaire renouvelable. Il est intéressant de noter qu’ils affirment pouvoir combiner leur méthode avec des panneaux solaires pour produire l’électricité nécessaire à l’électrolyse. Cela permettrait d’augmenter jusqu’à 18 fois l’efficacité de la conversion de la lumière du soleil en aliments, par rapport à certains aliments.

Cela signifie que la méthode peut utiliser la lumière du soleil, bien qu’elle ne soit pas dépendante de l’énergie solaire, et qu’elle peut également fonctionner en utilisant d’autres formes de production d’électricité.

“Avec notre approche, nous avons cherché à identifier une nouvelle façon de produire des aliments qui pourrait dépasser les limites normalement imposées par la photosynthèse biologique”, a déclaré dans le communiqué l’auteur correspondant, Robert Jinkerson, professeur adjoint d’ingénierie chimique et environnementale à l’UC Riverside.

Au cours de leurs recherches, les scientifiques ont découvert qu’une grande variété d’aliments pouvait être produite dans l’obscurité grâce à leur méthode, notamment des algues vertes, de la levure et du mycélium fongique, qui produit des champignons. D’après leurs conclusions, la culture de la levure à l’aide de leur méthode est 18 fois plus économe en énergie que la façon dont elle est généralement cultivée en extrayant le sucre du maïs.

“Nous avons pu cultiver des organismes producteurs de nourriture sans aucune contribution de la photosynthèse biologique. Habituellement, ces organismes sont cultivés sur des sucres dérivés de plantes ou d’intrants dérivés du pétrole – qui est un produit de la photosynthèse biologique qui a eu lieu il y a des millions d’années. Cette technologie est une méthode plus efficace pour transformer l’énergie solaire en nourriture, par rapport à la production alimentaire qui repose sur la photosynthèse biologique”, a déclaré Elizabeth Hann, doctorante au laboratoire Jinkerson et co-auteur principal de l’étude.

Le changement climatique et l’exploration spatiale nécessitent d’importantes alternatives de croissance alimentaire

Les chercheurs ont également optimisé leur électrolyseur pour produire les niveaux les plus élevés d’acétate jamais produits à ce jour dans un électrolyseur. De plus, ils ont découvert que les plantes cultivées, notamment le niébé, la tomate, le riz, le pois vert et le tabac, peuvent toutes être cultivées dans l’obscurité en utilisant le carbone de l’acétate. Il est même possible que l’acétate puisse améliorer le rendement des cultures, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires.

Les chercheurs pensent qu’en réduisant la dépendance à l’égard de la lumière directe du soleil, la photosynthèse artificielle pourrait constituer une alternative importante pour la croissance alimentaire dans les années à venir, alors que le monde s’adapte aux pires effets du changement climatique – notamment les sécheresses, les inondations et la réduction de la disponibilité des terres. “L’utilisation d’approches de photosynthèse artificielle pour produire des aliments pourrait constituer un changement de paradigme dans la façon dont nous nourrissons les gens. En augmentant l’efficacité de la production alimentaire, moins de terres sont nécessaires, ce qui réduit l’impact de l’agriculture sur l’environnement. Et pour l’agriculture dans des environnements non traditionnels, comme l’espace, l’efficacité énergétique accrue pourrait aider à nourrir plus de membres d’équipage avec moins d’intrants”, a expliqué M. Jinkerson.

En fait, l’équipe de l’UC Riverside a remporté la phase I du Deep Space Food Challenge de la NASA. Comme l’a dit la co-auteure Martha Orozco-Cárdenas, “imaginez un jour des vaisseaux géants faisant pousser des plants de tomates dans l’obscurité et sur Mars – combien cela serait plus facile pour les futurs Martiens ?”

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche