Μια ερευνητική ομάδα στην Κίνα ανέπτυξε με επιτυχία ένα νανοϋλικό με βάση τον άνθρακα που προέρχεται από βιομάζα γεωργικών αποβλήτων, το οποίο μπορεί να ενισχύσει τη φωτοσύνθεση των φυτών και να τονώσει την ανάπτυξη των καλλιεργειών.
Αυτή η σημαντική ανακάλυψη επιτεύχθηκε από επιστήμονες από τα Ινστιτούτα Προηγμένης Τεχνολογίας της Σεντζέν, που αποτελούν μέρος της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, μαζί με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Jiao Tong της Σαγκάης. Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Communications Materials.
Το νέο υλικό, γνωστό ως κβαντικές κουκκίδες άνθρακα, χρησιμοποιεί οργανικά απόβλητα όπως άχυρο, φύλλα και ζιζάνια ως βάση για τη σύνθεσή του. Σύμφωνα με τη μελέτη, αυτές οι κβαντικές κουκκίδες έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν το υπεριώδες φως - το οποίο συνήθως δεν απορροφάται από τα φυτά - και το πράσινο φως, το οποίο απορροφάται με χαμηλή απόδοση, σε κόκκινο φως. Αυτός ο μετασχηματισμός επιτρέπει την πιο αποτελεσματική απορρόφηση του φωτός από τα φυτά, βελτιώνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα της φωτοσύνθεσης. Η έρευνα εξηγεί ότι οι κβαντικές κουκκίδες άνθρακα το επιτυγχάνουν αυτό διεγείροντας ηλεκτρόνια από τα απορροφημένα φωτόνια, παρέχοντας έτσι επιπλέον ηλεκτρόνια στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων της φωτοσύνθεσης.
Σε πειραματικό περιβάλλον, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν το νανοϋλικό στο υγρό μέσο καλλιέργειας κυανοβακτηρίων και το εφάρμοσαν απευθείας στα φυτά. Τα αποτελέσματα έδειξαν μια πολλά υποσχόμενη αύξηση στους ρυθμούς ανάπτυξης και δέσμευσης CO2: τα κυανοβακτήρια που παράγουν γλυκερόλη παρουσίασαν 2.4πλάσια αύξηση στον ρυθμό δέσμευσης CO2, συνοδευόμενη από 2.2πλάσια αύξηση στην παραγωγή γλυκερόλης. Εν τω μεταξύ, η βιομάζα του φυτού-μοντέλου Arabidopsis ενισχύθηκε κατά 1.8 φορές.
Η μελέτη σκιαγραφεί περαιτέρω πλεονεκτήματα αυτού του υλικού, υπογραμμίζοντας το χαμηλό κόστος παραγωγής και την υψηλή βιοσυμβατότητά του, γεγονός που υποδηλώνει ότι θα μπορούσε να διαδραματίσει ζωτικό ρόλο στις μελλοντικές γεωργικές πρακτικές, καθώς και στις διαδικασίες βιοπαραγωγής με ηλιακή ενέργεια. Αρχικά πειράματα έχουν επίσης δείξει την αποτελεσματικότητά του στην προώθηση της ανάπτυξης διαφόρων φυτών, όπως η βλέννα, τα φιστίκια, το καλαμπόκι και η σόγια.
Στο μέλλον, η ερευνητική ομάδα έχει εκφράσει την πρόθεσή της να διεξάγει περαιτέρω πειράματα πεδίου για να επικυρώσει τις δυνατότητες των κβαντικών κουκκίδων άνθρακα σε πραγματικά γεωργικά σενάρια. Αυτή η εξέλιξη μπορεί να προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση για την ενίσχυση της παραγωγικότητας των καλλιεργειών, αντιμετωπίζοντας ταυτόχρονα ορισμένες από τις προκλήσεις που σχετίζονται με τη γεωργική βιωσιμότητα.
