Het klinkt als science fiction en toch is het waar. Onderzoekers hebben een manier gevonden om planten te verbouwen in het duister. Het heet elektrokatalyse en de technologie zou wel eens een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan het bestrijden van klimaatverandering en voedselzekerheid. Maar is planten verbouwen in het duister nu al een klimaatoplossing?
Planten in het duister verbouwen is voorlopig nog geen oplossing om klimaatverandering tegen te gaan. Planten konden wel in het duister groeien op een acetaat, maar deze vloeistof bleek ook giftig voor ze te zijn. De mogelijkheid van plantengroei zonder lichtbron is daarmee aangetoond, maar het heeft (nog) geen commerciële toepassing.
Desondanks biedt het laten groeien van planten in het duister op termijn mogelijk grote kansen voor de wereldwijde voedselproductie en het tegengaan van klimaatverandering. In dit artikel lees je in eenvoudige termen hoe elektrokatalyse werkt en hoe het mogelijk een klimaatoplossing kan bieden.
Elektrokatalyse en klimaatverandering
Fotosynthese is het proces waarbij planten zonlicht, water en CO2 gebruiken om te groeien. Als bijproduct ontstaat de zuurstof en voeding die alle dieren en mensen nodig hebben om te leven. Kortom: het is best wel belangrijk.
Alle energie die in ons lichaam terechtkomt, begint met zonlicht dat door planten via fotosynthese wordt opgevangen. Er zit alleen een klein probleempje in dit systeem; planten zijn eigenlijk heel slecht in het omzetten van zonlicht in groei. Volgens sommige schattingen zetten planten zonlicht en kooldioxide om in nieuwe biomassa met een efficiëntie van slechts 1 procent.
Als we dat proces zelfs een klein beetje zouden kunnen verbeteren, dan biedt het mogelijk een sterk wapen tegen klimaatverandering. Een optie is genetische modificatie van planten. Maar het is ook mogelijk om meer energie te halen uit elke vierkante centimeter zonlicht door elektrokatalyse. En die oplossing is waarschijnlijk een stuk eenvoudiger dan sleutelen aan DNA van planten en microben.
Als we efficiënter kunnen omgaan met de oppervlakte die nodig is om het voedsel te produceren dat de mensheid nodig heeft, dan kunnen we landbouwgrond weer omvormen tot natuurgrond. Eén manier om dat te doen zou kunnen zijn om gewassen in het donker te laten groeien met behulp van elektriciteit die geleverd wordt door zonnepanelen, die vele malen efficiënter zijn dan planten in het omzetten van zonlicht in energie.
Bij elektrokatalyse wordt de energie gebruikt om een vloeistof te creëren die algen, gist en planten kunnen gebruiken om te groeien in plaats van zonlicht. Hoe werkt dat?
De onderzoekers gebruikten zonnepanelen om een machine te laten draaien die kooldioxide, elektriciteit en water omzet in acetaat – een molecule die in water kan worden verdund en gebruikt om planten te voeden. Dit mengsel werd vervolgens gevoed aan algen, gist, paddenstoelen en een selectie van veel geteelde planten, waaronder tomaat en rijst.
Zowel de algen als de gist groeiden vrij efficiënt op het acetaatmengsel, wat niet echt verrassend is, aangezien wetenschappers al weten dat deze soorten acetaat kunnen eten. Wat verrassender was, was dat ook de andere gewassen het acetaat ook opnamen en groeiden, ook al groeiden ze in volledige duisternis.
Elektrokatalyse nog geen oplossing voor het klimaat
Planten genoeg acetaat geven om op te groeien, bleek helaas ook giftig voor ze te zijn. Hoewel planten technisch gezien op acetaat kunnen groeien, gedijen ze er niet echt goed op.
Dit betekent dat we nog ver verwijderd zijn van de mogelijkheid om gewone commerciële gewassen in het donker te kweken. Maar wellicht kunnen onderzoekers planten selecteren en kweken die het beste gedijen op acetaat.
Zelfs als we meer tomatenplanten naar binnen zouden kunnen halen, zou dat niet noodzakelijk veel land vrijmaken om terug te geven aan de natuur. Het grootste deel van de landbouwgrond wordt gebruikt voor weiland om dieren te laten grazen of om voer voor dieren te verbouwen. Een groot deel van de resterende grond wordt gebruikt voor de teelt van basisgewassen, zoals tarwe, soja of maïs, terwijl slechts een relatief klein deel wordt gebruikt voor de teelt van fruit en groenten. Deze basisgewassen zijn erg goedkoop om buiten te verbouwen, dus veel tijd en geld investeren om ze binnen te verbouwen heeft niet veel zin.
Voorlopig zijn andere manieren waarop we akkerland efficiënter kunnen gebruiken nuttiger. Ook het verminderen van voedselverspilling, minder vlees eten en minder gewassen verbranden voor biobrandstoffen helpt ons om meer eetbare calorieën te halen uit elke hectare land. Elektrokatalyse zal in het beste geval een onderdeel kunnen worden binnen een mix van oplossingen.
De waarschijnlijkste oplossing om CO2 snel te reduceren door meer efficiënte planten blijft genetische modificatie. Toch biedt elektrokatalyse een uniek voordeel. Veel mensen zijn huiverig voor het eten van genetisch gemodificeerde voeding. Mogelijk accepteren zij elektrokatalyse gemakkelijker.
Wat is natuurlijker: een plant met genetisch gemodificeerd materiaal of een plant die nog nooit een zonnestraal heeft gezien? En als we er op een dag in slagen tomaten in het donker te kweken, zouden ze dan nog steeds even lekker zijn als tomaten die in de open lucht worden gekweekt? Het zijn vragen die nog allemaal beantwoord moeten worden. Maar een ding staat vast. We hebben er weer een nieuwe potentiële klimaatoplossing bij.
Bronnen:
* Want
* TalatiBook