#MIT #Rolnictwo #Zrównoważone rolnictwo #Nawozy mikrobiologiczne #Zielona rewolucja #Regeneracja gleby #Innowacje środowiskowe #Bakterie wiążące azot #Inżynieria rolnicza #Redukcja gazów cieplarnianych#Zrównoważona technologia
W niedawnym badaniu opublikowanym w Journal of the American Chemical Society inżynierowie chemicy z MIT wprowadzili rewolucyjną powłokę metaloorganiczną zaprojektowaną w celu ochrony bakterii wiążących azot, stawiając czoła wyzwaniom związanym ze zwiększaniem ich produkcji i transportu do gospodarstw. Nawozy chemiczne, które odpowiadają za 1.5 procent globalnej emisji gazów cieplarnianych, mogą stanowić zrównoważoną alternatywę w postaci nawozów bakteryjnych.
Innowacyjna powłoka, znana jako sieć metalowo-fenolowa (MPN), chroni integralność komórek bakteryjnych, umożliwiając lepsze tempo kiełkowania różnych nasion, w tym kukurydzy i kapusty indyjskiej. Te powlekane bakterie wytrzymują temperaturę do 132 stopni Fahrenheita, eliminując potrzebę przechowywania w chłodni podczas transportu. Badanie prowadzone pod kierunkiem Ariela Fursta podkreśla potencjał szerokiej dystrybucji i opłacalności, dzięki czemu nawozy mikrobiologiczne będą bardziej dostępne dla rolników.
Tradycyjne metody Habera-Boscha do produkcji nawozów chemicznych powodują nie tylko wysoką emisję dwutlenku węgla, ale także z czasem wyczerpywanie składników odżywczych z gleby. Natomiast rolnictwo regeneracyjne, wykorzystujące bakterie wiążące azot, ma na celu trwałe przywrócenie zdrowia gleby. Chociaż niektórzy rolnicy zaczęli stosować nawozy mikrobiologiczne, dla wielu fermentacja na miejscu pozostaje zbyt kosztowna.
Wysyłka żywych bakterii na obszary wiejskie wiąże się z wyzwaniami ze względu na podatność na ciepło i delikatne struktury. Rozwiązanie Fursta polega na nałożeniu powłoki MPN, sieci metalowo-fenolowej, która chroni bakterie przed uszkodzeniami spowodowanymi ciepłem i liofilizacją. Komponenty zatwierdzone przez FDA, w tym żelazo, mangan, aluminium i cynk, zapewniają bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska.
Naukowcy przetestowali 12 różnych MPN, kapsułkując Pseudomonas chlororaphis, bakterię wiążącą azot. Wszystkie powłoki skutecznie chroniły bakterie przed wysokimi temperaturami i wilgocią, kluczowymi dla ich żywotności podczas transportu. Doświadczenia z kiełkowaniem nasion wykazały, że najskuteczniejszy MPN, będący kombinacją manganu i galusanu epigalokatechiny (EGCG), poprawił szybkość kiełkowania o 150 procent w porównaniu z nasionami nietraktowanymi.
Ariel Furst, główny badacz, założył firmę Seia Bio, aby skomercjalizować tę technologię na potrzeby rolnictwa regeneracyjnego na dużą skalę. Oczekuje się, że opłacalność procesu produkcyjnego przyniesie korzyści drobnym rolnikom nieposiadającym infrastruktury do fermentacji na miejscu, demokratyzując dostęp do zrównoważonych praktyk rolniczych.
Pionierska powłoka metaloorganiczna MIT stanowi znaczący krok w kierunku zrównoważonego rolnictwa, obiecując redukcję emisji gazów cieplarnianych i poprawę stanu gleby. Przełom może zmienić sposób, w jaki rolnicy stosują nawozy, czyniąc rolnictwo regeneracyjne bardziej dostępnym i opłacalnym dla wszystkich.