大家都知道,种植农作物,阳光是个必要条件,因为植物行光合作用,以水、二氧化碳为材料,利用来自阳光的能量,转化为植物的生长动力,并结出我们吃的食物。虽然我们常常赞叹大自然的神奇,但是科学家在分析光合作用的效率后,他们发现这个过程非常低效,大约只有1%的阳光能量进入植物。

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因此,科学家一直都想发明取代光合作用的新方法。

根据中时新闻网报导,美国加州大学河滨分校(UCR)和德拉瓦大学(UDel)的科学家们发现,植物可以使用二氧化碳、水,以及“乙酸盐”(Acetate)做为养料来生长,这就完全绕过生物光合作用的需求,这个反应在伸手不见五指的黑暗中也能进行。

至于乙酸盐,可以利用人工的光化合反应来制造,某种角度上,可以视为“人工光合作用”。

这份发表在《自然食物》(Nature Food)上的论文指出,科学家是使用电催化的过程,将二氧化碳和水转化为乙酸盐,乙酸盐是指含有乙酸根离子CH3COO−的盐类,又可叫醋酸盐,是醋的主要成分。

然后,乙酸盐也是植物的必须品,包括农作物也是,它们都可在黑暗中消耗乙酸盐来生长。

由于制作乙酸盐需要用电,电力自然就可以由太阳能电池板来提供,所以是人工的太阳能电力在制作提供植物所需要材料,不就是人工光合作用了吗?这种有机-无机的混合系统效率要比天然的光合作用高出18倍。

研究团队主持人、加州大学河滨分校化学与环境工程助理教授Robert Jinkerson说:“我们设计出一种电解槽,可以高效率的生产乙酸盐,而乙酸盐的原材料之一就是空气中的二氧化碳。”

将乙酸盐溶入水里,做为植物的营养液,结果发现,包括豇豆、番茄、烟草、稻米、油菜和绿豌豆,都能黑暗环境中充分利用醋酸盐中的碳而稳定成长。同时,乙酸盐对非植物的绿藻、真菌也同样不可或缺。

这个发现带来的效益是“更具弹性的农业”,善加利用以后,可能使农作物出现在不适合农业的城市里,甚至是未来的太空环境中。

因此,加州河滨大学将这种食品生产方法,参加美国航太总署NASA的“深太空食品挑战赛”(Deep Space Food Challenge ),并已在第一阶段获胜。深太空食品挑战赛是征求改变游戏规则的食品技术,能够应用在长期太空任务里,提供安全、营养和可口的太空粮食。

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