Már az iskolában megtanuljuk a természet egyik csodájának, a fotoszintézisnek a folyamatát, amely során a növények szervetlen anyagokból (szén-dioxidból és vízből) a napfény energiájának a segítségével szerves anyagot, cukrot állítanak elő, amit azután a növekedésükhöz használnak. A folyamat közben melléktermékként oxigén szabadul fel.

Az elmélettel senki sem vitatkozik, azonban amerikai kutatók úgy gondolták, a fotoszintézisnél hatékonyabb módszerre lenne szükség ahhoz, hogy a növénytermesztésben lépést tudjanak tartani a növekvő emberi igényekkel. A fotoszintézis problémája az, hogy a növények csak nagyon keveset képesek átalakítanak kémiai energiává az általuk elnyelt fényből. Ha viszont megtalálják a módját ennek az értéknek a mesterséges növelésére, a gazdálkodók nagymértékben növelhetik a hozamot anélkül, hogy több erőforrásra lenne szükségük.

„Amennyiben nincsen szükségünk napfény hatására a növénytermesztésben, akkor elválaszthatjuk a mezőgazdaságot a környezettől, és beltéri, ellenőrzött környezetben termeszthetjük az élelmiszert” – véli Robert Jinkerson, a Riverside-i Kaliforniai Egyetem vegyi környezetmérnöki docense. Ehhez kapcsolódóan a kutatók egy radikálisan új élelmiszer-előállítási módszert dolgoztak ki, amelyet „elektromezőgazdaságnak” neveznek. Az eljárás lényegében a fotoszintézist helyettesíti egy kémiai reakcióval, amely hatékonyan alakítja át a szén-dioxidot olyan szerves molekulákká, amelyeket a genetikailag módosított növények „megesznek”.

Az elektromezőgazdaság azt jelentené, hogy a mezőgazdasági területeket többszintes épületekkel helyettesítenék. Az épületeken vagy azok közelében elhelyezett napelemek elnyelnék a napsugárzást, és ez az energia a szén-dioxid és a víz közötti kémiai reakcióban acetátot termelne, az ecetsavhoz, az ecet fő összetevőjéhez hasonló molekulát. Az acetátot ezután hidroponikusan termesztett növények táplálására használnák fel.

 A farmok hatalmas mennyiségű, génmanipulált növénynek adnának otthont az acetát-anyagcseréjük javítására. A szakemberek szerint egy ilyen rendszer fellendülést eredményezhetne az élelmiszertermelésben anélkül, hogy negatívan befolyásolná a környezetet, ráadásul a szükséges földterületet akár 94 százalékkal csökkenthetné.

„Az új eljárás során megpróbáljuk növelni a fotoszintézis hatékonyságát” – idézi a Gizmodo Feng Jiaót, a Washingtoni Egyetem elektrokémikusát, aki szintén részt vett a kutatásban. Jelenleg körülbelül négyszázalékos hatékonyságnál tartanak, ami már négyszer nagyobb a fotoszintézisénél. Az új módszer bevethető lehetne extrém környezetben, például sivatagokban, városokban vagy akár a Marson, ahol egyébként nehéz élelmiszert termeszteni. Segíthet elkerülni az élelmiszerárak kiugrását azzal, hogy csökkenti a szélsőséges időjárás hatását és lokalizálja az élelmiszertermelést.

Az olyan növényekkel végzett előzetes kísérletek, mint amilyen a saláta vagy a paradicsom, igazán ígéretesek. Az új technika az élelmiszertermelés szénlábnyomát is csökkentheti, és potenciális megoldást jelenthet annak a 2,33 milliárd embernek, akik világszerte élelmezésbizonytalansággal néznek szembe.

Van azonban egy aprócska bökkenő. A fotoszintézist kiváltó folyamathoz elektromos áramra van szükség. Ebben a tekintetben pedig az elektromezőgazdaság alapvetően különbözne a hagyományos mezőgazdaságtól: bár a gazdaságok nyilvánvalóan fogyasztanak áramot, a fotoszintézis a legalapvetőbb szinten nem igényel áramot.

Jiao szerint egy ideális világban az elektromos mezőgazdaság energiája megújuló forrásokból származna, bár elismeri, hogy ez nem szükségszerű, és az áramot a meglévő hálózatból is be lehet szerezni. A kutatók arra gondoltak, hogy a növényeket réteges szerkezetekben termesztenék, és az épületek tetején napelemek lennének. A napenergia használata szintén előnyös lenne, mondja Jiao, mert egyes növények gyengébb fényviszonyok között jobban növekedhetnek, mint a teljes sötétségben.