La photosynthèse artificielle permet aux plantes de pousser dans l’obscurité

Les plantes ont besoin de la lumière du soleil pour la photosynthèse, processus qui consiste à absorber l’énergie de la lumière pour créer leur propre nourriture à partir de dioxyde de carbone et d’eau. C’est pourquoi les plantes poussent et prospèrent pendant les mois les plus chauds, lorsque la lumière du jour est plus importante, et sont en sommeil pendant les mois les plus froids.

Mais ce processus n’est pas particulièrement efficace. Seul 1 % de l’énergie contenue dans la lumière du soleil aboutit effectivement dans la plante ; selon un communiqué de presse de l’université de Californie, Riverside. Des scientifiques de l’université ont trouvé un moyen de contourner la photosynthèse naturelle. Ils ont créé de la nourriture en utilisant la photosynthèse artificielle. Cela permet aux plantes de pousser dans l’obscurité totale. La recherche a été publiée dans Nature Food.

« Avec notre approche, nous avons cherché à identifier une nouvelle façon de produire de la nourriture qui pourrait briser les limites normalement imposées par la photosynthèse biologique. », a déclaré dans le communiqué de presse l’auteur correspondant, Robert Jinkerson ; professeur adjoint d’ingénierie chimique et environnementale à l’UCR.

Photosynthèse artificielle

Les chercheurs ont utilisé un processus électrocatalytique en deux étapes pour convertir le CO2, l’eau et l’électricité en acétate – le principal ingrédient du vinaigre – que les organismes végétaux ont consommé pour se développer. La nouvelle méthode de photosynthèse artificielle pourrait être jusqu’à 18 fois plus efficace que la lumière du soleil.

Les chercheurs ont modifié l’électrolyseur, un dispositif qui utilise l’électricité pour favoriser la croissance des organismes producteurs de nourriture. Ils ont obtenus les niveaux les plus élevés d’acétate jamais produits par cette méthode. Les expériences ont montré qu’il était possible de cultiver un large éventail d’organismes producteurs d’aliments à l’aide de cet acétate ; notamment des levures, des algues vertes et des champignons.

« Nous avons pu cultiver des organismes alimentaires sans aucune contribution de la photosynthèse biologique. En général, ces organismes sont cultivés sur des sucres dérivés de plantes ou des intrants dérivés du pétrole ; qui est un produit de la photosynthèse biologique qui a eu lieu il y a des millions d’années. » ; explique Elizabeth Hann, candidate au doctorat dans le laboratoire de Jinkerson et co-auteur principal de l’étude.

« Cette technologie est une méthode plus efficace pour transformer l’énergie solaire en nourriture ; par rapport à la production alimentaire qui repose sur la photosynthèse biologique. », a-t-elle ajouté.

Potentiel alimentaire

En éliminant le besoin de lumière solaire, le potentiel de cette méthode pour augmenter l’approvisionnement alimentaire dans les régions où les conditions de croissance ne sont pas idéales est presque infini.

La nourriture pourra être cultivée presque partout ; y compris dans l’espace et sur d’autres planètes. C’est pourquoi ce projet a été primé lors de la phase 1 du Deep Space Food Challenge de la NASA. Ce défi international vise à créer des technologies alimentaires innovantes. Des technologies qui nécessitent un minimum de soins et un maximum de production de nourriture pour être utilisées lors de voyages spatiaux de longue durée.

« Imaginez qu’un jour des vaisseaux géants fassent pousser des plants de tomates dans l’obscurité et sur Mars ; combien cela serait plus facile pour les futurs martiens. » a déclaré dans le communiqué de presse la co-auteure Martha Orozco-Cárdenas ; directrice du centre de recherche sur la transformation des plantes de l’UCR.

Bien que cela ne soit pas pour tout de suite, la possibilité de cultiver des aliments en utilisant la photosynthèse artificielle a une grande valeur pour nourrir un monde affamé où la population augmente et les terres arables diminuent. Cette nouvelle méthode augmente l’efficacité de la production alimentaire en utilisant moins de terres. Aussi, elle minimise l’impact environnemental sur la planète.