Rostliny budoucnosti se možná budou hnojit samy – s pomocí „bionického listu“

"Syntetické dusíkaté hnojivo" sice není zrovna populární slovní spojení, tenhle vynález 20. století je však nejvíce odpovědný za obrovský nárůst populace v posledních sto letech. Odhaduje se, že zhruba polovina lidí na světě má dnes jídlo na talíři jenom díky tomuto objevu. Poslední velký průlom v hnojivech však zažili již naše babičky a dědečkové, a to se podepisuje i na udržitelné schopnosti živit hladové krky po celém světě. Skupina vědců z Harvardovy univerzity si však myslí, že je na pokraji vývoje "chytrého hnojení", které by si rostliny mohly vytvářet samy.

Bionický list

Harvadský profesor Daniel Nocera působí dojmem snílka, který by se rád zapsal do historie vědy jako někdo, kdo pomohl učinit konec hladomorům. Stát se tak má skrze jeho vynález "umělého (bionického) listu", který umí půdní hnojivo sám efektivněji vytvářet v okolí kytky a využívá k tomu procesů, které jsou k vidění v přírodě. Cesta k tomuto vědeckému zázraku však byla dlouhá a plná těch nejdivnějších vědeckých objevů.

Základem technologie je využití principu umělé fotosyntézy v zařízení, které po vystavení slunečnímu svitu štěpí vodu na vodík a kyslík. Emulace fotosyntézy je však jenom polovinou procedury vytváření hnojiva. V rámci procesu je totiž tento princip spojen s přítomností půdní bakterie Ralstonia eutropha, která se živí vodíkem a oxidem uhličitým a vytváří z nich palivo. Ani tento proces není tak nový – s pomocí této bakterie vědci vytvořili umělý benzín již před pěti lety.

Novotou však je, že harvardští vědci přišli na způsob, jak nahradit dosavadní katalyzátor využívající mimo jiné niklu a zinku, látek jedovatých pro bakterie, za zdravý katalyzátor využívající kobaltu a fosforu. Předešlý katalyzátor byl navíc náročnější na energii, což u nového neplatí. Díky tomu se podařilo vypilovat metodu produkce umělého paliva, potažmo hnojiva tak, aby jejich producenti mohli být přítomni přímo u rostlin na poli. Ergo, seznamte se s umělým listem.

Chytré hnojivo

Ten má momentálně podobu malého čipu (obohaceného v poslední verzi navíc o Xantobakterie), jenž může být přidán ke každé sazenici a zásobuje ji extra hnojivem navíc, přičemž ho vyrábí pomocí přirozených procesů přímo v půdě. Budoucí bionické čipy by navíc mohly umět proces produkce hnojiva inteligentně usměrňovat v závislosti na zadání, čili dle povětrnostních podmínek a podobně.

Nejvíce pozoruhodné je, že Nocerův bionický list umí konzervovat solární energii na biomasu s efektivitou kolem 10 % – to je o řád více, než s jakou efektivitou pracuje fotosyntéza v přírodním světě, kde se míra sotva přehoupne před 1 %. Prezentované ředkvičky vypěstované pomocí bionického listu tak dosahovaly znatelně větší velikosti. Bionický list by proto doslova mohl do zemědělství přinést největší revoluci za několik posledních generací.

Nejde však jenom o efektivitu, ale především udržitelnou decentralizaci – právě to je Nocerovým největším snem. Dnešní centralizovaná distribuce efektivních hnojiv nahrává velkým korporacím, jejichž globalizované ceny jsou mnohdy pro farmáře v Africe nebo Indii příliš vysoké. Technologie jako bionické listy však mohou ten poměr změnit, a dovolit lokální produkci hnojiv. Samozřejmě, lze o tom i pochybovat – je možné, že si technologii patentuje monopolistický podnik a nic moc se nezmění. Produkování bionických listů však zřejmě nebude příliš drahé a složité – rostliny totéž dovedou dělat samy už po stovky milionů let. Cena vývoje a extrémní kreativita i rigoróznost Nocerova týmu je už výše, pro konečného zákazníka se to však nemusí tolik promítnout – zvláště pokud bude bionický list snadno okopírovatelný.

To je však momentálně prozatím ještě ve hvězdách. Zatím však víme, že tým z Harvardu přišel s potenciálním způsobem, jak s pomocí přísně vědeckých procesů doslova přeorat dnešní podobu zemědělství. Jak spravedlivě tento vynález ale lidstvo aplikuje, už bude na něm.

Text: Ladislav Loukota

Věda a technika

Stane se moč budoucím vesmírným hnojivem? Brzy možná ano