Eletroagricultura poderá cultivar alimentos no escuro, sem fotossíntese

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/12/2024

Conceito da eletroagricultura: (A) Vias metabólicas para produção de alimentos; (B) esquema do sistema eletroagrícola vertical e eficiência energética.
[Imagem: Bradie S. Crandall et al. - 10.1016/j.joule.2024.09.011]

Eletroagricultura

Cientistas estão propondo uma nova técnica de cultivar alimentos sem usar luz - sim, uma agricultura no escuro, sem Sol ou lâmpadas.

A agricultura depende da fotossíntese das plantas, mas Bradie Crandall e colegas da Universidade de Washington, nos EUA, defendem agora que esse processo é lento demais para as exigências capitalistas, além de requerer muitos recursos, o que o torna ineficiente para atender às necessidades de alimentos, seja para os humanos, seja para o gado e outros animais de criação.

A saída, segundo eles, está na eletroagricultura, uma estrutura que combina eletrólise de dióxido de carbono (CO₂) com sistemas biológicos.

Analisando o uso das terras agrícolas nos Estados Unidos, a equipe calcula que esse sistema poderia reduzir o uso da terra em quase 90%, além de permitir que alimentos sejam cultivados em áreas urbanas e desertos, sem a necessidade de luz ou de pesticidas. A técnica também permite que os agricultores usem os fertilizantes de forma mais eficiente.

Como argumentos adicionais para sua proposta de agricultura no escuro, a equipe destaca que a eletroagricultura poderia reduzir os impactos ambientais da produção de alimentos, simplificar as cadeias de abastecimento e resolver a crise alimentar global.

Compatibilidade metabólica de produtos de eletrólise de CO₂ com organismos biológicos.
[Imagem: Bradie S. Crandall et al. - 10.1016/j.joule.2024.09.011]

Alimentar plantas com acetato

Em lugar dos fótons solares atingindo os cloroplastos das plantas, a proposta da eletroagricultura se baseia no acetato, um íon com carga negativa com a fórmula química CH₃COO^-.

Além de ser o principal componente do vinagre e de ser um dos produtos que podem ser fabricados a partir do CO₂, o acetato já vem sendo largamente incluído nas pesquisas de fotossíntese artificial.

Este novo trabalho destaca que o acetato também pode servir como alimento para as plantas. Para isso, as plantas teriam que ser geneticamente modificadas para se alimentar de acetato, sem perder a capacidade de fotossíntese, tornando a agricultura vertical interna mais eficiente em termos de energia.

Mas o objetivo de longo prazo é projetar geneticamente plantas que possam depender totalmente do acetato como combustível, o que poderia levar a uma redução maciça no uso de terras agrícolas, que poderiam então ser destinadas à conservação e à descarbonização.

"A eletroagricultura permitiria tanto a restauração ecológica quanto o sequestro natural de carbono em grande escala," escrevem os autores.

Direções futuras para a eletroagricultura (A) Caminho para melhorar a eficiência da eletroagricultura; (B) expansão do repertório de produtos alimentícios de eletroagricultura para plantas de alto valor, culturas básicas e proteínas.
[Imagem: Bradie S. Crandall et al. - 10.1016/j.joule.2024.09.011]

Desafios para a eletroagricultura

A técnica de eletroagricultura no escuro também poderá ser usada para produzir combustíveis ou materiais biodegradáveis, uma vez que fungos, leveduras e algas também podem se alimentar de acetato.

A equipe reconhece que a técnica não é economicamente competitiva com a agricultura tradicional, e nem deverá sê-lo a curto prazo, mas defendem que subsídios adequados poderiam facilitar isto, ajudando a estabilizar mercados e cultivar alimentos em espaços inóspitos.

Os esforços em andamento estão focados em cultivares de alto valor, como alface e tomate, mas a eletroagricultura também oferece a oportunidade de produzir proteínas de ovos e laticínios a partir da fermentação de precisão alimentada por acetato, ou para fabricar carne artificial, cultivada em laboratório.

"Esta tecnologia apresenta uma oportunidade de reinventar a agricultura do zero," escreveu a equipe. "E ela deve ser desenvolvida e implantada cuidadosamente, para evitar perpetuar as desigualdades que existem atualmente no sistema alimentar global de hoje."

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