科学家发明黑暗种植技术 作物不必光线也能成长

这些豆苗的培养液含有乙酸盐，豆苗可以利用乙酸盐含有的碳来成为自己成长的材料，即使不照射阳光，也能有效成长。 (图/加州河滨大学)

大家都知道，种植农作物，阳光是个必要条件，因为植物行光合作用，以水、二氧化碳为材料，利用来自阳光的能量，转化为植物的生长动力，并结出我们吃的食物。虽然我们常常赞叹大自然的神奇，但是科学家在分析光合作用的效率后，他们发现这个过程非常低效，大约只有1%的阳光能量进入植物。因此科学家一直都想发明取代光合作用的新方法。

加州大学河滨分校(UCR)和德拉瓦大学(UDel)的科学家们发现，植物可以使用二氧化碳、水，以及「乙酸盐」(Acetate)做为养料来生长，这就完全绕过生物光合作用的需求，这个反应在伸手不见五指的黑暗中也能进行。至于乙酸盐，可以利用人工的光化合反应来制造，某种角度上，可以视为「人工光合作用」。

人工光合作用的示意图，太阳能板发电，电催化作用吸收二氧化碳与水，合成为氧气与乙酸盐，乙酸盐做为养料可以培养真菌类(酵母、蘑菇)，以及植物类(藻类、作物)，也就是可供我们吃的食物。 (图/加州河滨大学)

发表在《自然食物》(Nature Food)上的论文指出，科学家是使用电催化的过程，将二氧化碳和水转化为乙酸盐，乙酸盐是指含有乙酸根离子CH3COO−的盐类，又可叫醋酸盐，是醋的主要成分。

然后，乙酸盐也是植物的必须品，包括农作物也是，它们都可在黑暗中消耗乙酸盐来生长。

由于制作乙酸盐需要用电，电力自然就可以由太阳能电池板来提供，所以是人工的太阳能电力在制作提供植物所需要材料，不就是人工光合作用了吗？这种有机-无机的混合系统效率要比天然的光合作用高出18倍。

研究团队主持人、加州大学河滨分校化学与环境工程助理教授罗伯特•金克森(Robert Jinkerson)说：「我们设计出一种电解槽，可以高效率的生产乙酸盐，而乙酸盐的原材料之一就是空气中的二氧化碳。」

将乙酸盐溶入水里，做为植物的营养液，结果发现，包括豇豆、番茄、烟草、稻米、油菜和绿豌豆，都能黑暗环境中充分利用醋酸盐中的碳而稳定成长。同时，乙酸盐对非植物的绿藻、真菌也同样不可或缺。

这个发现带来的效益是「更具弹性的农业」，善加利用以后，可能使农作物出现在不适合农业的城市里，甚至是未来的太空环境中。

因此，加州河滨大学将这种食品生产方法，参加美国航太总署NASA的「深太空食品挑战赛」(Deep Space Food Challenge )，并已在第一阶段获胜。深太空食品挑战赛是征求改变游戏规则的食品技术，能够应用在长期太空任务里，提供安全、营养和可口的太空粮食。