Le photosynthèse, La réaction chimique qui permet l’existence de presque toute vie sur Terre est extrêmement inefficace lorsqu’il s’agit de capter l’énergie : seulement environ 1 % de l’énergie lumineuse absorbée par une plante est réellement convertie en énergie chimique dans la plante.
Des recherches développées par des scientifiques américains proposent une nouvelle méthode de production alimentaire qu’ils appellent « l’électroagriculture ». Ce système révolutionnaire remplace la photosynthèse par une réaction chimique alimentée par l’énergie solaire qui convertit plus efficacement le CO2 en une molécule organique que les plantes pourraient « manger » après avoir été génétiquement modifiées.
Les chercheurs estiment que si toute la nourriture aux États-Unis était produite par l’électro-agriculture, réduirait la superficie des terres nécessaires à cultures de pas moins de 94 %. La méthode pourrait même être utilisée pour cultiver de la nourriture dans l’espace, affirment les auteurs des travaux publiés dans la revue Joule.
Schéma électroagriculture / joule
« Si nous n’avons plus besoin de cultiver des plantes exposées au soleil, alors Nous pouvons dissocier l’agriculture de l’environnement et cultiver des aliments dans des environnements intérieurs contrôlés. » déclare l’auteur et ingénieur biologiste Robert Jinkerson de l’Université de Californie à Riverside.
« Je pense que nous devons amener l’agriculture à la prochaine phase technologique. La produire de manière contrôlée et détachée de la nature doit être la prochaine étape. »
Changer de champs pour les bâtiments agricoles
L’électroagriculture consisterait à remplacer les champs agricoles par des bâtiments à plusieurs étages. Des panneaux solaires situés sur ou à côté des bâtiments absorberaient le rayonnement solaire et cette énergie provoquerait une réaction chimique entre le CO2 et l’eau pour produire de l’acétate, une molécule similaire à l’acide acétique, le principal composant du vinaigre.
L’acétate serait ensuite utilisé pour nourrir les plantes cultivé en culture hydroponique. La méthode pourrait également être utilisée pour cultiver d’autres organismes producteurs d’aliments, car l’acétate est naturellement utilisé par les champignons, les levures et les algues.
« Le but de ce nouveau processus est d’essayer d’augmenter l’efficacité de la photosynthèse », explique l’auteur principal Feng Jiao, électrochimiste à l’Université Washington de Saint-Louis. « Nous sommes actuellement à 4% d’efficacité, ce qui est déjà quatre fois supérieur à celui de la photosynthèse.et comme tout est plus efficace avec cette méthode, l’empreinte CO2 associée à la production alimentaire devient beaucoup plus petite.
L’agriculture face à une véritable révolution / Agences
Pour modifier génétiquement les plantes qui se nourrissent d’acétate, les chercheurs profitent d’une voie métabolique que les plantes en germination utilisent pour décomposer les aliments stockés dans leurs graines. Cette voie est désactivée une fois que les plantes sont capables de photosynthèse, mais si elle était réactivée, elle leur permettrait d’utiliser l’acétate comme source d’énergie et de carbone.
« Nous essayons d’activer à nouveau cette voie chez les plantes adultes et de réveiller leur capacité naturelle à utiliser l’acétate », explique Jinkerson. « C’est la même chose que l’intolérance au lactose chez l’homme : quand nous sommes bébés, nous pouvons digérer le lactose présent dans le lait, mais pour beaucoup de gens, cette voie est désactivée lorsqu’ils grandissent. C’est à peu près la même idée, uniquement pour les plantes ».
Tomates, laitue et autres produits
L’équipe concentre ses premières recherches sur les tomates et la laitue, mais prévoit de se tourner à l’avenir vers des cultures de base riches en calories telles que le manioc, les patates douces et les céréales. Actuellement, ils ont réussi à concevoir des plantes capables d’utiliser l’acétate en plus de la photosynthèse, mais Leur objectif ultime est de développer des plantes capables d’obtenir toute l’énergie nécessaire à partir de l’acétate, ce qui signifie qu’elles n’auraient pas besoin de lumière.
« Dans le cas des plantes, nous sommes encore en phase de recherche et développement pour essayer de les amener à utiliser l’acétate comme source de carbone, car Les plantes n’ont pas évolué pour pousser de cette façon, mais nous faisons des progrès« , dit Jinkerson.
Les cultures pourront se passer de la terre et du soleil / Efe
« Cependant, il est aujourd’hui possible de cultiver des champignons, des levures et des algues de cette manière. Je pense donc que ces applications pourraient d’abord être commercialisées, et que les plantes viendront plus tard », ajoute-t-il.
Les chercheurs prévoient également de continuer à perfectionner leur méthode de production d’acétate pour rendre le système de fixation du carbone encore plus efficace.
« Ce n’est que la première étape de cette recherche, et je pense qu’il y a lieu d’espérer que son efficacité et son coût s’amélioreront considérablement dans un avenir proche », a déclaré Jiao.
Etude de référence : https://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2024.09.011
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