Gıda Krizini Önleyebilecek Biyonik Yapraklar
20. yüzyılın ikinci yarısında ‘yeşil devrim’ olarak adlandırılan tarım patlaması büyük oranda küresel bir gıda krizini önlemeyle alakalıydı. Günümüzde, dünyanın artan nüfusunun beslenme sorunu yine belirmeye başlıyor. Bu soruna çözüm bulmak için araştırmacılar, ürünlerin yetiştirildiği topraklarda gübre yapmak için bakteri, güneş ışığı, su ve hava kullanan bir biyonik yaprak icat ettiler.
Sağ fotoğraftaki turplar bakteri, güneş ışığı, su ve hava ile gübre üreten biyonik bir yaprak yardımıyla yetiştirildi.
20. yüzyılın ikinci yarısında toplu gübre kullanımı, “yeşil devrim” adı verilen ve küresel bir gıda krizinin önlenmesiyle alakalı bir tarım patlamasının parçasıydı. Günümüzde, dünya beslenme sorunu nüfus artışıyla tekrar ortaya çıkıyor. Araştırmacılar, çiftçileri tekrar bir tarımsal devrime teşvik etmek istiyorlar. Bu amaçla ürünlerin yetiştirildiği topraklarda gübre yapmak için bakteri, güneş ışığı, su ve hava kullanan biyonik bir yaprak icat ettiler.
Ekip bugünkü çalışmayı 253. Ulusal Kimya Topluluğunun (ACS) Ulusal Toplantısı ve Fuarında sunacak.
“Büyük bir merkezileştirilmiş sürece ve büyük bir altyapıya sahip olduğunuzda, gübreyi kolayca üretip çiftçilere teslim edebilirsiniz. Ama şimdi bunu Hindistan’da bir köyde kirli suyla yapmanız gerektiğini söylesem… Gelişmekte olan dünyadaki daha fakir ülkeler her zaman bunu yapmak için kaynaklara sahip değiller. Dağıtılmış bir sistem düşünmeliyiz, çünkü gerçekten ihtiyaç duyulan bu. ” Dedi Daniel Nocera.
Tarımsal üretime iki kat yardımcı olan 1960’lı yılların ilk yeşil devrimi, yeni pirinç ve buğday çeşitleri üzerinde gübre kullanımının arttığını gördü. Bu devrim ciddi bir çevresel zarar vermesine rağmen, Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü’ne göre özellikle Asya’da milyonlarca insanın hayatını kurtarmıştı. Ancak dünya nüfusu büyümeye devam ediyor ve BM’ye göre 2050’ye kadar insan sayısında 2 milyardan fazla artış bekleniyor. Bu büyümenin büyük kısmı yoksul ülkelerin bazılarında yaşanıyor. Herkes için gıda sağlamak çok yönlü bir yaklaşım gerektirmektedir. Ancak uzmanlar taktiklerden birinin daha fazla tarım arazisinin boş bırakılmasını önlemek için mahsul veriminin arttırılması olduğunu kabul ediyorlar.
Harvard Üniversitesi’nde bulunan Nocera, bir sonraki yeşil devrime katkıda bulunmak adına gübre yapmak için çok meşhur olan yapay yaprak üzerinde çalışıyor. Suni yaprak, güneş ışığına maruz bırakıldığında suyu bileşenlerine ayrıştırarak doğal bir yaprağı taklit eden cihazdır. Katalizör kullanılarak su bileşenlerine ayrıştırılır, açığa çıkan oksijen ve hidrojen Ralstonia eutropha bakterilerine verilir. Ralstonia eutropha bakterileri de karbondioksitten sıvı yakıt oluştururlar. Bu bakteriler karbondioksiti havadan alırlar. Geçen Haziran ayında Nocera’nın ekibi, cihazın nikel-molibden çinko katalizörünü, mikroplara karşı zehirli ve bakteri dostu olan bir kobalt-fosfor alaşımı ile değiştirdiğini bildirdi. Yeni sistem, doğal fotosentezden daha fazla biyokütle ve sıvı yakıt verimi sağladı.
“Yakıtlar sadece ilk adımdı. Bu noktaya gelindiğinde, yenilenebilir bir kimyasal sentez platformuna sahip olabileceğimizi gösterdi. Şimdi başka tür bir bakterinin genellikle gübre yapmak için atmosfere azotu bırakmasını ispatlıyoruz.” Dedi Nocera.
Bu uygulama için Nocera’nın ekibi, Xanthobacter bakterilerinin yapay yapraktan gelen hidrojeni ve atmosferden gelen karbondioksiti içine yakıt olarak depolayabilen bir biyoplastik sistem tasarladı.
“Bakteriyi toprağa koyabilirim çünkü biyoplastiği yapmak için zaten güneş ışığını kullandı. Ardından bakteri havadan azot çekti. Bakteri bitkileri gübrelemek, amonyak yapmak, fiksasyon döngüsünü başlatmak için temelde hidrojen depolanmış biyoplastiği kullandı.” Dedi Nocera.
Nocera’nın laboratuvarı, sistemin ürettiği amonyak miktarını analiz etti. Ancak gerçek kanıtı kırmızı turp içinde. Araştırmacılar yaklaşımlarını beş ürün dönemi sürdürecek şekilde kullandılar. Biyonik yapraktan elde edilen gübreyi alan sebzeler kontrol bitkilerinden % 150 daha fazla ağırlığa sahiptir. Nocera’ya göre bir sonraki adım verimliliği arttırmaktır. Böylece bir gün Hindistan’daki veya Sahra altı Afrika’daki çiftçiler kendi gübrelerini üretebilecekler.
Kaynak : sciencedaily.com