奇客 人工光合作用可在没有阳光的情况下生产食物

科学家正在开发人工光合作用，让地球上的粮食生产更加节能，并且希望这种技术有朝一日能在火星上得到应用。光合作用在植物中演化了数百万年，将水、二氧化碳和来自阳光的能量转化为植物生物质和我们吃的食物。这个过程非常低效，最终进入植物的能量只有阳光能量的大约 1%。加州大学河滨分校和特拉华大学的科学家找到了一种方法，可以完全绕开生物光合作用，不依赖阳光，通过人工光合作用制造食物。这项发表在《Nature Food》期刊上的研究使用两步电催化工艺将二氧化碳、电和水转化为醋酸盐，醋酸盐是醋的主要成分。然后生产食物的生物会在黑暗中消耗醋酸盐来生长。用太阳能电池板产生电力为电催化供电，这种有机-无机混合系统可提高阳光转化为食物的效率，对某些食物来说效率可提高 18 倍之多。

实验表明，很多可以生产食物的生物体都可以在黑暗中生长，直接长在富含醋酸盐的电解槽中，包括藻类、酵母菌和产生蘑菇的真菌菌丝体。用这种技术生产藻类的能源效率大约是光合作用生长的四倍。酵母菌生产的能源效率比通常采用的从玉米种提取糖培养的方式高出约 18 倍。人为气候变化造成粮食生产条件日益恶化，人工光合作用将农业从对太阳的完全依赖中解放出来，为在这种情况下种植粮食提供了无数种可能。如果人类或动物食用的作物在资源密度较低、受控的环境中生长，干旱、洪水和可用农地减少对全球粮食安全的威胁就会变小。农作物也可以在城市和其他目前不适合农业的地区种植，甚至为未来的太空探索者提供食物。