Светлое темное будущее
Электроземледелие – новая технология, которая обещает обеспечить пищей население более чем в 100 млрд человек, выращивая растения без грунта и в темноте.
В конце XVIII века Томас Мальтус сделал абсолютно надежное – и невероятно мрачное – предсказание. Подсчитав, что население Земли растет в геометрической прогрессии, он осознал, что рано или поздно планета не сможет прокормить всех и цивилизация погрузится в глобальную голодную войну. Однако пугающий призрак «мальтузианской ловушки» рассеялся уже в XIX веке. Оказалось, что промышленная революция с ее механизацией, удобрениями и научным подходом к ведению хозяйства позволяет повышать производительность быстрее, чем увеличивается население. Технологии, применяемые сейчас, способны обеспечить пищей более 10 млрд человек. Однако и эксплуатация ресурсов планеты со времен Мальтуса усилилась на порядки. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO), сегодня около 37% доступной суши отдано под производство еды. Примерно две трети этих территорий используются для животноводства, остальное – для растений. На полив полей уходит львиная доля пресной воды, их засыпают удобрениями и пестицидами, большая часть которых смывается без всякой пользы. Да и 10-миллиардный предел уже близко, а значит, человечеству нужно продолжать свой бег наперегонки с голодом.
Уже появились капельные системы орошения, которые резко снижают расход воды и химикатов. Вертикальные фермы, которым не нужны бескрайние поля. Гидропоника и аэропоника, позволяющие обойтись без почвы. Но в последние годы возникло решение по-настоящему грандиозное, обещающее революцию в жизни и питании (и снова в численности) всего населения Земли. Ключевая статья об электроземледелии (electro-agriculture) появилась в журнале Joule в 2023 году и привлекла большое внимание экспертов, в том числе и в FAO. Технология требует полностью изменить традиционное растениеводство, в разы повысив его продуктивность и уменьшив расходы. Заявлено, что с ее помощью удастся обеспечить пищей более 130 млрд человек на Земле – и столько, сколько понадобится за ее пределами. Для этого нужно просто отказаться от… фотосинтеза.
1Без фотосинтеза
Казалось бы, это суперсила флоры – улавливать солнечный свет и производить все, что требуется, из воды и воздуха. Растения оттачивали процесс миллиарды лет, создав сложнейшие ансамбли химических реакций и ферментов, которые их катализируют. Но все равно фотосинтез остается крайне неэффективным: всего 1% энергии излучения, уловленного растением, преобразуется в химические связи. Обычные солнечные батареи демонстрируют в разы большие КПД в получении электричества – и если использовать их вместо листьев, скорость накопления биомассы можно резко повысить. Но сначала придется разобрать фотосинтез на отдельные шаги и части, выбросить лишние и заменить их более продуктивными искусственными.