Βιονικό φύλλο παράγει λιπάσματα για τις γεωργικές καλλιέργειες

Επιστήμονες στις ΗΠΑ εφηύραν ένα βιονικό φύλλο που χρησιμοποιεί βακτήρια, το φως του ήλιου, νερό και αέρα για να παράγει αζωτούχα λιπάσματα στο έδαφος.

Στο δεύτερο ήμισυ του 20ού αιώνα η μαζική παραγωγή λιπασμάτων έπαιξε καθοριστικό ρόλο για τη λεγόμενη «πράσινη» επανάσταση, που απέτρεψε μια σοβαρή διατροφική κρίση. 

Καθώς, όμως, ο παγκόσμιος πληθυσμός συνεχώς μεγαλώνει και η έλλειψη τροφίμων αποτελεί ξανά μια ανησυχητική προοπτική, αναζητείται μια νέα γεωργική επανάσταση.
 
Το νέο επίτευγμα ελπίζεται ότι θα βοηθήσει προς αυτή την κατεύθυνση, αυξάνοντας την αποδοτικότητα των γεωργικών καλλιεργειών, ιδίως των φτωχών αγροτών.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Ντέιβιντ Νοσέρα του Τμήματος Χημείας και Χημικής Βιολογίας του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ, έκαναν τη σχετική ανακοίνωση στο ετήσιο συνέδριο της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας στο Σαν Φρανσίσκο. 

Η ερευνητική ομάδα του Νοσέρα πρωτοπορεί διεθνώς στη δημιουργία τεχνητών-βιονικών φύλλων που, μεταξύ άλλων, κάνουν φωτοσύνθεση και παράγουν βιοκαύσιμα.

Όπως είπε ο Νοσέρα, τα βιονικά φύλλα-παραγωγοί λιπασμάτων προορίζονται κυρίως για τις αναπτυσσόμενες χώρες και τις απομακρυσμένες περιοχές που δεν διαθέτουν εργοστάσια λιπασμάτων ή δεν έχουν φθηνή πρόσβαση σε λιπάσματα.


Το τεχνητό φύλλο είναι μια συσκευή που, όταν εκτίθεται στον ήλιο, μιμείται το φυσικό βιολογικό φύλλο, διασπώντας το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο.
 
Η μετεξέλιξη του τεχνητού φύλλου είναι το βιονικό φύλλο, το οποίο, εκτός από τον καταλύτη που διασπά το νερό, περιλαμβάνει επίσης μικροοργανισμούς (βακτήρια Ralstonia eutropha) που καταναλώνουν το υδρογόνο και, συνδυάζοντάς το με διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, παράγουν υγρά καύσιμα.

To επόμενο βήμα είναι η χρήση του τεχνητού-βιονικού φύλλου όχι για την παραγωγή βιομάζας και βιοκαυσίμων, αλλά λιπασμάτων. 

Χρησιμοποιώντας διαφορετικά είδη βακτηρίων (Xanthobacter) από ό,τι για την παραγωγή καυσίμων, το νέο σύστημα παίρνει το υδρογόνο που παράγει το τεχνητό φύλλο και το συνδυάζει με διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα, για να δημιουργήσει ένα βιοπλαστικό, το οποίο τα βακτήρια αποθηκεύουν στο εσωτερικό τους ως καύσιμο. 

Στη συνέχεια, τα βακτήρια παίρνουν άζωτο από την ατμόσφαιρα και, χρησιμοποιώντας το βιοπλαστικό, παράγουν στο έδαφος αμμωνία ως λίπασμα για τις καλλιέργειες.

Τα εργαστηριακά πειράματα που έγιναν με καλλιεργούμενα ραπανάκια, έδειξαν ότι τα λιπάσματα που παρήχθησαν από τα βιονικά φύλλα, οδήγησαν σε φυτά με βάρος 150% μεγαλύτερο σε σχέση με τα ραπανάκια που δεν είχαν επωφεληθεί από τα ίδια λιπάσματα.
 
Το επόμενο βήμα, σύμφωνα με το Νοσέρα, θα είναι να βελτιωθεί περαιτέρω η αποδοτικότητα του βιονικού φύλλου, ώστε μια μέρα οι φτωχοί αγρότες να παράγουν μόνοι τους τα δικά τους λιπάσματα.