Yapay fotosentez, çok uzun zamandır teknolojinin ulaşabileceği boyutlarla ilgili en çok tartışılan konulardan biri. Son olarak NASA tarafından başlatılan çalışma, yapay fotosentez ile gıda üretimi için uygun sonuçların elde edilebileceğini ortaya koydu.
Gıda üretiminde yapay fotosentezin projelendirilmesine yönelik “Derin Uzay Gıda Yarışması”, elektrolizörler yardımıyla yapay fotosentez yapılmasının mümkün olduğunu gösterdi. Yapılan çalışmaların temel amacı biyolojik fotosenteze duyulan ihtiyacı tamamen ya da kısmen ortadan kaldırmak. Ayrıca araştırmanın bir diğer hedefi de iklim krizi nedeniyle ortaya çıkabilecek olası gıda sorunlarını kökünden engellemek.
Araştırmacıların Amacı: Biyolojik Fotosenteze Duyulan İhtiyacı Tamamen Ortadan Kaldırmak
Gıda üretiminde yapay fotosentez çalışmalarıyla güneş ve bitkilerin gerektiği biyolojik fotosenteze bir alternatif geliştirmek. Araştırmacılar, zaman içerisinde biyolojik fotosenteze duyulan ihtiyacın tamamen ortadan kalkacağını ifade ediyor. Ayrıca gıda üretiminin çok daha verimli hale getirilmesi amaçlanan proje, ilk meyvelerini verdi.
Nature Food dergisinde yayınlanan çalışma iki aşamadan oluşuyor. Sirkenin temel bileşenlerinden biri olan karbondioksit, iki aşamalı elektrokatalitik süreçten geçirilerek güneşe gereksinim duymadan fotosentez yapıldı. Yapay fotosentez olarak adlandırılan bu işlem sonucunda, gıda üretimini destekleyen ve gıda üretimi için en gerekli olan mikroorganizmalar yapay olarak geliştirildi.
Araştırmanın Merkezinde Elektrolizörler Var
Gıda üretiminde yapay fotosentez projesinin merkezinde elektrolizörler var. Birden fazla bileşenden oluşan projede yer alan tüm bileşenler elektrolizörler yardımıyla bir araya getirildi. Projede yer alan elektrolizörlerin en temel görevi karbondioksit benzeri etkenleri güneşe ihtiyaç duymadan elektrik yardımıyla gıda üreten mikroorganizmalara dönüştürmek.
Yapay fotosentez üretimini amaçlayan proje kapsamında elektrolizörler, gıda üretimi gerçekleştiren mikroorganizma boyutundaki canlıların büyümesini ve gelişmesini sağlayacak şekilde optimize edildiler. Bu optimizasyon, beklentileri karşıladı ve yapay fotosentez üretildi. Yapay olarak geliştirilen ve büyütülen mikroorganizmalar beslenmek için asetata ihtiyaç duyuyor.
Projenin ikinci basamağı da büyüme evresine giren gıda üretimi sağlayan mikroorganizmaların beslenmesini sağlamak. Asetatla beslenen mikroorganizmaların devamlılığını sağlamak amacıyla şimdiye dek bir elektrolizör tarafından üretilen en çok tuz miktarı rekoru kırıldı. Test sonucunda asetat çıktısıyla beslenebilen; mantarlar, yeşil algler ve mayaların yapay olarak üretilebileceği ortaya koyuldu.
İklim Değişikliğinin Yarattığı Olumsuz Etkilerin Azaltılması Hedefleniyor
Yapay fotosentez üretimi ile biyolojik fotosenteze duyulan ihtiyacın azaltılması kadar iklim değişikliğinin neden olduğu olumsuzlukların da ortadan kaldırılması amaçlanıyor. İklim değişikliği ve artan insan nüfusunun etkileriyle tarıma duyulan ihtiyacın her dönem artması, yapay fotosentez üretimi konusunda tetikleyici etkenler.
Her geçen gün artan nüfus barınma ihtiyacının karşılanması zorunluluğuna bağlı olarak verimli toprakların kaybedilmesine neden oldu. Yapay fotosentezle gıda üretimi ise verimli topraklar ve güneşe bağımlı gıda üretiminden kurtularak tamamen yapay üretim sağlama imkânı vadediyor. Ayrıca araştırmacıların besinlerin kontrollü bir ortamda yetişmesinin gıda güvenliği açısından da önemli avantajlar vadettiğini düşünüyor.
Hiçbir Katkı Olmadan Gıda Üreten Mikroorganizmalar Geliştirildi
Yapay fotosentezle gıda üretimi çalışması insanlık için oldukça büyük önem arz eden bazı besinlerin de kolaylıkla güneşe ihtiyaç duymadan yetiştirilebileceğini gösterdi. Yapılan araştırmalarda ekin bitkileri arasında yer alan; domates, tütün, kanola, yeşil bezelye ve pirinç gibi besin kaynaklarının yapay fotosentezle gıda üretimi için uygun olduğunu gösterdi.
Bu tarz besinlerin üretiminde görev alan mikroorganizmalar asetatla büyüyerek gelişebiliyor. Dolayısıyla proje dahilinde geliştirilen elektrolizörler tarafından üretilen asetat bu mikroorganizmaların gelişmesi için yeterli. Ayrıca araştırmacılar ilerleyen dönemde insanlığın kapalı ve karanlık bir ortamda gıda yetiştirmek zorunda olması halinde yapay fotosentezle gıda üretimi çalışmalarının oldukça hayati bir önem arz ettiğini belirtti.
