Elektrolandwirtschaft, ein innovativer Ansatz von Bioingenieuren, könnte die für die Landwirtschaft benötigte Fläche in den USA erheblich um 94 % reduzieren. Diese neue Methode nutzt eine solarbetriebene Reaktion, die CO2 in Acetat umwandelt und so eine Nährstoffquelle für gentechnisch veränderte Pflanzen darstellt könnte die Art und Weise, wie wir Lebensmittel anbauen, revolutionieren, insbesondere in Innenräumen.
Die in der Zeitschrift Joule hervorgehobene Methode umgeht die traditionelle Photosynthese, einen ineffizienten Prozess, bei dem Pflanzen nur etwa 1 % des absorbierten Lichts in nutzbare Energie umwandeln. Die Elektrolandwirtschaft steigert diese Effizienz, indem sie CO2 direkt in organische Moleküle umwandelt, die als Nahrung für gentechnisch veränderte Pflanzen dienen, die mit Acetat gedeihen können. Ein solcher Fortschritt könnte sogar zukünftige landwirtschaftliche Vorhaben im Weltraum unterstützen.
Robert Jinkerson, ein Bioingenieur von der University of California, Riverside, schlägt vor, dass die Ablösung landwirtschaftlicher Praktiken von natürlichen Umgebungen hin zu kontrollierten Innenräumen den nächsten Technologiesprung in der Lebensmittelproduktion darstellen könnte. Laut Jinkerson würde dies die Auswirkungen der Landwirtschaft auf natürliche Ökosysteme abmildern und die Produktionseffizienz steigern.
Der Prototyp dieser Technologie nutzt Sonnenkollektoren, um eine chemische Reaktion zwischen CO2 und Wasser anzutreiben und dabei Acetat herzustellen. Dieser Aufbau könnte weitläufige landwirtschaftliche Felder durch mehrstöckige Gebäude ersetzen, in denen Nahrungspflanzen wie Tomaten und Salat sowie andere Organismen wie Pilze, Hefe und Algen hydroponisch angebaut werden könnten.
Das Forschungsteam, darunter der Elektrochemiker Feng Jiao von der Washington University in St. Louis, arbeitet derzeit daran, die Effizienz dieses Systems zu steigern. Durch die Reaktivierung eines Stoffwechselwegs in Pflanzen, der normalerweise nach der Samenkeimung abgeschaltet wird, werden Pflanzen so manipuliert, dass sie Acetat direkt für das Wachstum nutzen können, wodurch die Notwendigkeit einer Photosynthese entfällt.
Zukünftige Forschungen zielen darauf ab, diese Fähigkeit auf kalorienreiche Pflanzen auszudehnen und die Effizienz und Kosteneffizienz des Acetatproduktionsprozesses zu verbessern. Jiao bleibt hinsichtlich der potenziellen kommerziellen Anwendungen dieser Technologie optimistisch, insbesondere für Organismen wie Pilze und Algen, die bereits mit Acetat gezüchtet werden können.
