Công nghệ trồng cây trong bóng tối
Điện nông có tiềm năng giải quyết nhiều vấn đề kém hiệu quả của nông nghiệp truyền thống như đòi hỏi lượng nước, phân bón và đất lớn để trồng hoa màu.
Các kỹ sư sinh học đề xuất một phương pháp sản xuất thực phẩm mới táo bạo có thể thay đổi đáng kể ngành nông nghiệp, giúp trồng trọt trở nên hiệu quả, bền vững và dễ điều chỉnh hơn đối với những môi trường như vũ trụ. Với tên gọi "điện nông", hệ thống này sẽ thay thế quang hợp truyền thống (quá trình chỉ biến đổi khoảng 1% năng lượng ánh sáng hấp thụ được thành năng lượng hóa học ở cây trồng) bằng phản ứng biến đổi hiệu quả carbon dioxide (CO2) thành phân tử hữu cơ mà cây trồng có thể sử dụng như thức ăn, Interesting Engineering hôm 23/10 đưa tin.
Nguyên mẫu điện nông của nhóm nghiên cứu. (Ảnh: Feng Jiao).
"Do điện nông không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và cung cấp hiệu quả lớn hơn trồng trọt truyền thống, nó có thể đóng vai trò như một phương pháp hữu ích để sản xuất thực phẩm bổ sung khi cần", tác giả nghiên cứu Feng Jiao chia sẻ. "Trong tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu đang ảnh hưởng tới nông nghiệp, những công nghệ sản xuất thực phẩm tiên tiến đang trở nên ngày càng quan trọng để ổn định thị trường thực phẩm và hỗ trợ dân số tăng lên".
Quang hợp, quá trình cho phép sự sống tồn tại trên Trái đất thông qua biến đổi ánh sáng Mặt trời thành năng lượng hóa học ở thực vật, cực kỳ kém hiệu quả. Theo các nhà nghiên cứu, chỉ có một phần nhỏ ánh sáng Mặt trời mà cây hấp thụ (khoảng 1%) được biến đổi thành năng lượng có thể sử dụng. Trong khi nhu cầu thực phẩm gia tăng, đất trồng trọt hạn chế và khủng hoảng khí hậu đang đến gần, nâng cao độ hiệu quả này là vấn đề thiết yếu.
Ở điện nông, các tấm pin quang điện sẽ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho phản ứng hóa học giữa CO2 và nước, tạo ra acetate, một phân tử liên quan tới axit acetic (thành phần chính trong dấm). Cây trồng sẽ được biến đổi gene để sử dụng acetate như một nguồn năng lượng cơ bản thay vì phụ thuộc vào quang hợp. Nếu hệ thống này được ứng dụng ở quy mô lớn, nó có thể giảm 94% diện tích đất cần thiết cho nông nghiệp, theo ước tính của nhóm nghiên cứu.
Robert Jinkerson, kỹ sư sinh vật học ở Đại học California, Riverside, đồng tác giả nghiên cứu, đánh giá công nghệ này là một bước tiến lớn. "Nếu không cần trồng cây với ánh sáng Mặt trời nữa, chúng ta có thể tách khỏi môi trường và trồng thực phẩm ở môi trường kiểm soát trong nhà", ông nói.
Công nghệ trên có thể chuyển hướng canh tác sang những trang trại thẳng đứng nhiều tầng trong nhà, nơi năng lượng Mặt trời được khai thác bên ngoài tòa nhà để thúc đẩy cây trồng phát triển bên trong. Theo Jiao, phiên bản điện nông hiện nay đạt hiệu suất biến đổi năng lượng khoảng 4%, cao gấp 4 lần quang hợp. Do đó, lượng khí thải CO2 gắn liền với sản xuất thực phẩm trở nên nhỏ hơn nhiều.
Phương pháp có tiềm năng giải quyết một số vấn đề tồn đọng của nông nghiệp truyền thống như đòi hỏi lượng nước, phân bón và đất đai lớn để trồng hoa màu. Điện nông sẽ sản xuất thực phẩm trong môi trường kiểm soát, cho phép quản lý tài nguyên chính xác hơn và giảm tác động môi trường của trồng trọt. Ngoài ra, phương pháp có thể giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu thông qua tách rời sản xuất thực phẩm với các mô hình thời tiết và thay đổi theo mùa.
Để đạt mục tiêu, nhóm nghiên cứu phát triển cây trồng biến đổi gene để "ăn" acetate. Thực vật tự nhiên có quy trình trao đổi chất giúp chúng phân hủy thức ăn lưu trữ ở hạt trong thời gian nảy mầm. Quy trình này bị ngưng lại ngay khi thực vật bắt đầu sử dụng quang hợp. Nhóm kỹ sư sinh học hướng tới tái kích hoạt quy trình ở cây đã lớn để chúng có thể sử dụng acetate như một nguồn năng lượng. Dù nghiên cứu ban đầu tập trung vào cà chua và rau diếp, nhóm nghiên cứu lên kế hoạch mở rộng sang hoa màu giàu calo như cây sắn, khoai lang và ngũ cốc. Dù nghiên cứu vẫn ở giai đoạn đầu, các tổ chức khác như nấm, nấm men và tảo trong tự nhiên đã sử dụng acetate làm nguồn năng lượng. Điều này có nghĩa công nghệ có thể ứng dụng thương mại cho những tổ chức này sớm hơn nhiều.
Chiếc áo đặc biệt chống lại camera giám sát
Bằng cách khai thác giới hạn của AI trong công nghệ nhận vật thể, nhóm nhà khoa học vượt mặt hệ thống theo dõi chỉ bằng một chiếc áo
Máy bay vũ trụ siêu thanh có tốc độ lên tới 11.113km/h
Tại hội nghị UP Summit ở Bentonville, Arkansas, công ty khởi nghiệp Venus Aerospace giới thiệu thiết kế phương tiện siêu thanh đầu tiên mang tên Stargazer.
Thiết bị khiến chó ngừng sủa trong "một nốt nhạc"
Những chú chó có tiếng sủa lớn và dai dẳng thường xuyên làm phiền người nuôi và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Tuy nhiên, với thiết bị đặc biệt này, chó sẽ ngừng sủa ngay lập tức.
Thử nghiệm thành công công nghệ tổng hợp hạt nhân không chất phóng xạ, năng lượng đủ cung cấp cho Trái đất hơn 100.000 năm
Nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản và Mỹ đã mở ra cơ hội cho một loại năng lượng mới sạch hơn và có chi phí thấp hơn trong tương lai.
Công ty Mỹ phát triển máy bay không cánh quạt tốc độ gần 1.000km/h
Công ty Jetoptera phát triển mẫu máy bay lướt nhanh hơn các máy bay phản lực chở khách nhờ thiết kế cánh độc đáo.
Robot cứu hộ hình người của NASA
Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) mới giới thiệu một loại robot mới, có khả năng đứng bằng hai chân như người và được sử dụng để hỗ trợ cho các công việc cứu hộ.
