Et forskerhold i Kina har med succes udviklet et kulstofbaseret nanomateriale udvundet af biomasse fra landbrugsaffald, der kan forbedre planters fotosyntese og stimulere afgrødevækst.
Dette gennembrud blev opnået af forskere fra Shenzhen Institutes of Advanced Technology, en del af det kinesiske videnskabsakademi, sammen med forskere fra Shanghai Jiao Tong University. Deres resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Communications Materials.
Det nye materiale, kendt som kulstofkvantepunkter, anvender organiske affaldsprodukter såsom halm, blade og ukrudt som basis for dets syntese. Ifølge undersøgelsen har disse kvantepunkter evnen til at omdanne ultraviolet lys - som typisk ikke absorberes af planter - og grønt lys, som absorberes med lav effektivitet, til rødt lys. Denne transformation muliggør en mere effektiv lysabsorption af planter, hvilket forbedrer fotosyntesens effektivitet betydeligt. Forskningen forklarer, at kulstofkvantepunkterne opnår dette ved at excitere elektroner fra de absorberede fotoner og dermed tilføre yderligere elektroner til den fotosyntetiske elektrontransportkæde.
I eksperimentelle omgivelser inkorporerede forskerne nanomaterialet i det flydende kulturmedium fra cyanobakterier og anvendte det også direkte på planter. Resultaterne indikerede en lovende stigning i vækst og CO2-fikseringshastigheder: De glycerolproducerende cyanobakterier udviste en 2.4-dobbelt stigning i deres CO2-fikseringshastighed, ledsaget af en 2.2-dobbelt stigning i glycerolproduktion. Samtidig blev biomassen af modelplanten Arabidopsis forøget med 1.8 gange.
Undersøgelsen skitserer yderligere fordele ved dette materiale og fremhæver dets lave produktionsomkostninger og høje biokompatibilitet, hvilket tyder på, at det kan spille en afgørende rolle i fremtidige landbrugspraksisser såvel som i soldrevne biofremstillingsprocesser. Indledende eksperimenter har også vist dets effektivitet i at fremme væksten af forskellige planter, herunder andemad, jordnødder, majs og sojabønner.
Fremadrettet har forskerholdet udtrykt intentioner om at udføre yderligere feltforsøg for at validere potentialet af kulstofkvantepunkter i virkelige landbrugsscenarier. Denne udvikling kan give en lovende retning for at forbedre afgrødeproduktiviteten og samtidig adressere nogle af de udfordringer, der er forbundet med landbrugets bæredygtighed.
