צוות מחקר בסין פיתח בהצלחה ננו-חומר מבוסס פחמן שמקורו בביומסה של פסולת חקלאית, שיכול לשפר את הפוטוסינתזה של צמחים ולעודד צמיחת יבולים.
פריצת דרך זו הושגה על ידי מדענים ממכוני שנזן לטכנולוגיה מתקדמת, חלק מהאקדמיה הסינית למדעים, לצד חוקרים מאוניברסיטת שנגחאי ג'יאו טונג. ממצאיהם פורסמו בכתב העת Communications Materials.
החומר החדשני, המכונה נקודות קוונטיות של פחמן, משתמש בתוצרי פסולת אורגניים כמו קש, עלים ועשבים כבסיס לסינתזה שלו. על פי המחקר, לנקודות קוונטיות אלו יש את היכולת להמיר אור אולטרה סגול - שבדרך כלל אינו נספג על ידי צמחים - ואור ירוק, הנספג ביעילות נמוכה, לאור אדום. טרנספורמציה זו מאפשרת ספיגת אור יעילה יותר על ידי צמחים, ומשפרת משמעותית את יעילות הפוטוסינתזה. המחקר מסביר כי נקודות הקוונטים של פחמן משיגות זאת על ידי עירור אלקטרונים מהפוטונים הנספגים, ובכך מספקות אלקטרונים נוספים לשרשרת הולכת האלקטרונים הפוטוסינתטית.
במסגרת ניסויים, החוקרים שילבו את הננו-חומר במצע גידול נוזלי של ציאנובקטריה וגם יישמו אותו ישירות על צמחים. התוצאות הצביעו על עלייה מבטיחה בגדילה ובקצבי קיבוע CO2: הציאנובקטריה המייצרת גליצרול הציגה עלייה פי 2.4 בקצב קיבוע ה-CO2 שלה, מלווה בעלייה פי 2.2 בייצור גליצרול. בינתיים, הביומסה של צמח המודל ארבידופסיס שופרה פי 1.8.
המחקר מתאר יתרונות נוספים של חומר זה, תוך הדגשת עלות הייצור הנמוכה שלו והתאימות הביולוגית הגבוהה שלו, דבר המצביע על כך שהוא עשוי למלא תפקיד חיוני בשיטות חקלאיות עתידיות וכן בתהליכי ייצור ביולוגי המופעלים על ידי אנרגיה סולארית. ניסויים ראשוניים הצביעו גם על יעילותו בקידום גידולם של צמחים שונים, כולל צמחי ברווז, בוטנים, תירס ופולי סויה.
בהמשך, צוות המחקר הביע כוונות לערוך ניסויי שדה נוספים כדי לאמת את הפוטנציאל של נקודות קוונטיות פחמן בתרחישים חקלאיים אמיתיים. פיתוח זה עשוי להציע כיוון מבטיח לשיפור תפוקת היבולים, ובמקביל להתמודד עם חלק מהאתגרים הקשורים לקיימות חקלאית.
