过光合作用利用二氧化碳、水和太阳光能生产农作物和食物是人类获取粮食的主要途径，但该过程非常低效，只有大约1%的太阳光能量被用于植物生长，转化为生物质能。近日，来自美国加州大学河滨分校和特拉华大学的研究团队在《Nature Food》上发表题为“A hybrid inorganic-biological artificial photosynthesis system for energy-efficient food production”的研究论文，报道开发了一种不依赖阳光的“人工光合作用”系统，并用于食物生产。
研究团队首先开发了一个两步电催化系统，将二氧化碳、电和水转化为乙酸盐，然后在黑暗条件下，以乙酸盐为碳源培养酵母、蘑菇、绿藻等，实现食物合成。在这一过程中，太阳能光伏电池为电催化系统提供了动力。这种无机-有机混合系统的太阳能利用效率更加高效，以藻类、酵母培养为例，其太阳能转化效率分别是自然光合作用、玉米淀粉提取培养方式的4倍和18倍。此外，研究人员还发现，番茄、水稻、油菜、豇豆等农作物都可以在黑暗环境下利用乙酸盐进行生长。该技术为气候变化条件下粮食供给提供了无数可能性，为太空探险食物保障提供了新的思路。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s43016-022-00530-x
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