Fotossíntese artificial produz alimentos no escuro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/06/2022

A fotossíntese artificial gera acetato, que então é consumido pelos vegetais - mesmo totalmente no escuro.
[Imagem: Jeffrey C. Chase/University of Delaware]

Alimentos produzidos no escuro

A fotossíntese evoluiu nas plantas por milhões de anos para transformar água, dióxido de carbono e a energia da luz solar em biomassa vegetal e nos alimentos que ingerimos.

Cientistas agora descobriram uma maneira de contornar a necessidade da fotossíntese biológica e criar alimentos independentemente da luz solar, usando um tipo de fotossíntese artificial.

Elizabeth Hann e seus colegas usaram um processo eletrocatalítico de duas etapas para converter dióxido de carbono (CO₂), eletricidade e água em acetato, a forma do principal componente do vinagre e um dos produtos que podem ser fabricados a partir do CO₂.

A partir daí, os organismos e vegetais produtores de alimentos podem consumir o acetato, mesmo no escuro, sem depender da luz do Sol, para crescer.

Combinado com painéis solares para gerar eletricidade para alimentar a eletrocatálise, esse sistema híbrido orgânico-inorgânico tem potencial para aumentar a eficiência de conversão da luz solar em alimentos - enquanto a eficiência da fotossíntese natural é calculada em cerca de 1%, este esquema de fotossíntese artificial é até 18 vezes mais eficiente para alguns alimentos.

"Com nossa abordagem, procuramos identificar uma nova maneira de produzir alimentos que pudesse romper os limites normalmente impostos pela fotossíntese biológica," disse o professor Robert Jinkerson, da Universidade da Califórnia em Riverside.

Esquema de funcionamento da fotossíntese artificial para produzir alimentos sem luz do Sol.
[Imagem: Elizabeth C. Hann et al. - 10.1038/s43016-022-00530-x]

Eletrolisador

A fim de integrar todos os componentes do sistema, a saída do eletrolisador foi otimizada para dar conta do crescimento de organismos produtores de alimentos - eletrolisadores são dispositivos que usam eletricidade para converter matérias-primas, como o dióxido de carbono, em moléculas e produtos úteis.

A otimização fez aumentar a quantidade de acetato produzida e, simultaneamente, fez reduzir a quantidade de sal utilizada, resultando nos níveis mais altos de acetato já produzidos em um eletrolisador até hoje.

"Usando uma configuração de eletrólise de CO₂ de duas etapas in tandem de última geração, desenvolvida em nosso laboratório, conseguimos obter uma alta seletividade em relação ao acetato que não pode ser acessada por meio das rotas convencionais de eletrólise de CO₂," disse o professor Feng Jiao, da Universidade de Delaware.

Os experimentos mostraram que uma ampla gama de organismos produtores de alimentos pode ser cultivada no escuro diretamente na saída do eletrolisador, incluindo algas verdes, leveduras e micélios fúngicos, que produzem cogumelos.

A produção de algas com esta tecnologia é aproximadamente quatro vezes mais eficiente em termos energéticos do que cultivá-las fotossinteticamente. A produção de levedura, por sua vez, é cerca de 18 vezes mais eficiente em termos energéticos do que quando é cultivada normalmente com açúcar extraído do milho.

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