Des scientifiques de l’université de Riverside et de l’université du Delaware ont trouvé un moyen de contourner la photosynthèse biologique et de créer des aliments indépendamment de la lumière du soleil en utilisant la photosynthèse artificielle.
L’étude, publiée dans Nature Food, utilise un processus électrocatalytique en deux étapes pour convertir le dioxyde de carbone, l’électricité et l’eau en acétate, la forme du principal composant du vinaigre. Les organismes producteurs d’aliments consomment ensuite l’acétate dans l’obscurité pour se développer. Associé à des panneaux solaires pour produire l’électricité nécessaire à l’électrocatalyse, ce système hybride inorganique-biologique pourrait augmenter l’efficacité de la conversion de la lumière solaire en aliments, jusqu’à 18 fois plus efficace pour certains.
Afin d’intégrer tous les composants du système, la sortie de l’électrolyseur a été optimisée pour favoriser la croissance des organismes producteurs d’aliments. Les électrolyseurs sont des dispositifs qui utilisent l’électricité pour convertir des matières premières comme le dioxyde de carbone en molécules et produits utiles. La quantité d’acétate produite a été augmentée tandis que la quantité de sel utilisée a été diminuée, ce qui a permis d’obtenir les plus hauts niveaux d’acétate jamais produits à ce jour dans un électrolyseur.
Les expériences ont montré qu’il est possible de cultiver dans l’obscurité un large éventail d’organismes alimentaires directement sur la sortie de l’électrolyseur riche en acétate, notamment des algues vertes, des levures et des mycéliums de champignons. La production d’algues avec cette technologie est environ quatre fois plus efficace sur le plan énergétique que la culture photosynthétique. La production de levure est environ 18 fois plus économe en énergie que la façon dont elle est généralement cultivée en utilisant le sucre extrait du maïs.
Le potentiel d’utilisation de cette technologie pour la culture de plantes a également été étudié. Le niébé, la tomate, le tabac, le riz, le canola et le pois vert ont tous été capables d’utiliser le carbone de l’acétate lorsqu’ils étaient cultivés dans l’obscurité.
Avec un peu de sélection et d’ingénierie sur lesquelles les chercheurs travaillent actuellement, ils seraient en mesure de cultiver des plantes avec de l’acétate comme source d’énergie supplémentaire pour augmenter le rendement des cultures.
En libérant l’agriculture d’une dépendance totale vis-à-vis du soleil, la photosynthèse artificielle ouvre la porte à d’innombrables possibilités pour la culture de denrées alimentaires dans les conditions de plus en plus difficiles imposées par le changement climatique.
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