Hvordan hacking af fotosyntese kunne bekæmpe skovrydning og hungersnød

Du er måske ikke i stand til at spise sojabønner til morgenmad, frokost og aftensmad, men det gør de dyr du spiser. Dyrkning af basisafgrøden fylder et areal, der er fem gange så stort som Storbritannien, og 85% af dette areal bruges til dyrefoder. Takket være den forventede hurtige vækst i både verdensbefolkningen og i den kødspisende globale middelklasse, efterspørgslen efter sojabønner forventes at vokse med 80 % i 2050 – mere end nogen anden basisafgrøde.

Med agerjord til en præmie, vores ønske om animalske produkter er allerede ansvarlig for skovrydningen af ​​store dele af Amazonas og andre regnskove. Denne massive stigning i efterspørgslen vil sandsynligvis føre til en hel del mere ødelæggelse, på netop det tidspunkt, hvor vi skal dæmme op for, hvad der er den næststørste årsag til global opvarmning.

Men denne ødelæggelse er endnu ikke en sikkerhed. Jeg rejste for nylig til Island for at undersøge en banebrydende kommerciel teknologi, der fremmer fotosyntesen. Det kunne hjælpe med at redde biodiversen, CO₂-sugende økosystemer, der er så afgørende for vores planets sundhed.

Hacking af fotosyntese

Lys, carbondioxid, og vand er det, der giver planter liv. Gennem fotosyntese, planter omdanner disse tre ingredienser til de vitale kulhydrater, der er nødvendige for at blomstre og blomstre. Men konventionelt landbrug har overraskende lidt kontrol over disse faktorer. Det er afhængigt af, at solen skinner, og mens kunstvanding har forbedret afgrødeudbyttet væsentligt, vandmangel er ofte et problem for landmændene.

Denne nye metode, prøvet i Islands geotermiske park Hellishheidi, bytter sollys med LED lys, ferskvand med saltere "brak" vand, og omgivende luft med koncentreret kuldioxid, kontrollere deres koncentrationer i innovative moduler kaldet foto-bioreaktorer. Tænk på dem som atomreaktorer, undtagen med koncentreret CO2 og lys som input og organisk materiale som output.

Disse foto-bioreaktorer er designet til at dyrke ikke sojabønner, men plantemikroorganismer. I rør af forskellige former og størrelser, væsker rige på mikroalger omrøres omhyggeligt, og udsat for lys, vand, og CO2. Bruger samme logik som systemer designet af NASA til rumfart, de genbruger kulstof, fosfor og nitrogen. Sammenlignet med konventionelt landbrug, disse lukkede kredsløbsmoduler giver mulighed for meget større kontrol og måling af gødning og vand, bruge CO₂ mere effektivt, har lavere risiko for tab af afgrøde fra forurening, skadedyr, og storme.

Mest vigtigt, de maksimerer effektiviteten af ​​nøgleingrediensen i fotosyntesen:lys. Ved at holde mikroalgevæsken konstant i bevægelse og nøje regulere temperatur og høsttidspunkt, disse mikroorganismer udsættes for den maksimale sunde mængde lys, fjerne de naturlige begrænsninger af dag-nat-cyklussen og vejret.

Ved hjælp af denne teknik, foto-bioreaktorer kan give lignende næringsindhold til sojabønner ved mindre end 0,6 % af jord- og vandforbruget. En produktionsenhed bruger 130 m² til at vokse 10, 500 kg biomasse om året – en 200 gange forbedring af ressourceeffektiviteten.

En skalerbar løsning

Reaktorerne har et minimalt økologisk fodaftryk. Islands reaktorer drives geotermisk, og kan parres med enhver form for vedvarende elektricitet. Efter kulstofomkostningerne ved produktionen, de er netto -absorbere af CO₂. De eliminerer behovet for pesticider og herbicider. De kan placeres på uproduktive jorder, og kan stables lodret som LEGO klodser. Det modulære design kunne endda implementeres i bycentre.

Afgørende, teknologien er omkostningseffektiv. Hovedsagelig takket være kommercialiseringen af ​​cannabis, LED-teknologi er nu meget billigere og mere effektiv end før, og andre nyere tekniske innovationer har yderligere reduceret omkostningerne. Hvis de økonomiske omkostninger ved den miljømæssige og sociale skade forårsaget af sojadyrkning tages i betragtning, mikroalger repræsenterer nu meget bedre værdi for pengene – omend med et højere niveau af initialinvesteringer, der kræves for producenterne. Mens skiftet fra konventionelt landbrug til tekniske færdigheder ville kræve en kort periode med intensiv træning, for både landmænd og stater ville disse omkostninger langt opvejes af større overskud og lettere produktion.

Yderligere forsøg er nødvendige for at bevise, at en fuldstændig mikroalgebaseret diæt ikke er skadelig for dyresundheden på lang sigt, men forskning tyder på, at de har potentialet til at fodre kyllinger, høns, grise, og køer. Foto-bioreaktorer kunne allerede bruges til at dyrke mikroalgerstammer, der også er egnede til konsum, såsom populær helsekost spirulina.

husdyrøkonomi, ligesom mange andre industrier, har en tendens til at være modstandsdygtig over for ændringer. Men disse alternative fødevaresystemer kan nu opnås, og hvis de støttes af sojaafhængige regeringer, teknologien kan redde millioner af hektar regnskov, og give plads til rewilding af allerede afskovede områder. Efterhånden som presset på landene for at skære ned i emissioner, stiger, en sådan omskifter vil sandsynligvis blive stadig mere attraktiv.

Det kan også frigøre værdifulde jord- og vandressourcer for at brødføde en befolkning, der forventes at stige med det halve i de næste 80 år. Med mere ekstreme mønstre af syndflod, tørke, og afgrødesvigt forventes, når planeten opvarmer foto-bioreaktorer som disse, kan afværge hungersnød for millioner. Som med mange af planetens eksistentielle problemer, løsningerne er derude. Vi skal bare implementere dem.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.