La fotosintesi artificiale ridisegna il futuro del cibo

Ridisegna il futuro della produzione di cib,o la nuova fotosintesi artificiale ibrida, che combina sistemi inorganici e biologici, sia per la coltivazione in basi lunari e serre marziane sia per aumentare la produttività agricola sulla Terra: il nuovo sistema, infatti, è 18 volte più efficiente della fotosintesi naturale nel convertire luce solare, anidride carbonica e acqua in cibo e potrebbe aiutare a soddisfare la crescente domanda di cibo senza espandere ulteriormente i terreni agricoli. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Food, è stato ottenuto dalla ricerca guidata dalle università statunitensi della California a Riverside e del Delaware a Newark, che ha dimostrato l'efficacia dell’innovativo metodo coltivando organismi come lieviti, alghe e funghi, utilizzati nella produzione di cibo, e una serie di piante tra cui riso, fagioli, colza, pomodori, piselli e tabacco.

Il nuovo sistema di fotosintesi artificiale utilizza l’elettricità generata tramite pannelli fotovoltaici per convertire acqua e CO2 in ossigeno e acetato, una molecola organica molto comune negli organismi viventi e ricca di carbonio. L'acetato è poi utilizzato come ingrediente chiave per far crescere al buio, o in maniera indipendente dalla fotosintesi naturale, organismi e vegetali. Studi precedenti avevano analizzato il possibile uso di altre molecole come fonti di carbonio, ad esempio il formiato o il metanolo, che però mostravano un importante limite: il loro metabolismo produce anche formaldeide, che è tossica. L’acetato, al contrario, viene metabolizzato più facilmente da una vasta gamma di organismi senza produrre composti dannosi.

I ricercatori, guidati da Elizabeth Hann e Marcus Harland-Dunaway dell’Università della California, e da Sean Overa dell’Università del Delaware, hanno dimostrato l’efficienza del metodo coltivando tre organismi: l’alga verde fotosintetica Chlamydomonas, già impiegata come fortificante degli alimenti e che ha dimostrato di avere un effetto positivo sulla salute gastrointestinale, il lievito Saccharomyces cerevisiae, ampiamente utilizzato per la produzione di alimenti e bevande fermentate, e funghi. Tutti gli organismi hanno dimostrato di saper sfruttare l’acetato come fonte di energia, aggirando così la fotosintesi biologica.

Per valutare ulteriormente le potenzialità del sistema artificiale ibrido, i ricercatori hanno anche analizzato la crescita di diverse colture in condizioni controllate e al buio, osservando che l’acetato prodotto artificialmente viene prontamente incorporato nei tessuti delle piante in crescita. Mentre la maggior parte delle piante coltivate può convertire luce solare e CO2 in cibo con un’efficienza di circa l’1% o perfino inferiore, il nuovo sistema è in grado di raggiungere il 25%.