Per un gruppo di ricercatori della Johns Hopkins, la sfida di sfamare le persone in tempi di crisi o di conflitto (ndr sic sic) è un’opportunità per reinventare radicalmente il modo in cui si produce il cibo: da quasi nulla.
Il Johns Hopkins Applied Physics Laboratory ospita uno dei quattro team selezionati per il programma Cornucopia della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) , che cerca di sbloccare il potenziale di produzione di alimenti nutrizionalmente completi e appetibili sul campo. Il gruppo utilizza l’elettricità per catturare acqua, anidride carbonica, azoto e tracce di minerali dall’aria, producendo poi un materiale ricco di glucosio (chiamato feedstock) su cui far crescere prodotti alimentari microbici.
Per materia prima si intende una materia prima che viene utilizzata come combustibile o convertita in un’altra forma di combustibile o prodotto energetico. Per esempio, il petrolio greggio è una materia prima utilizzata per creare benzina, il mais per produrre etanolo e l’olio di soia per produrre biodiesel.
“Sì, stiamo puntando a creare cibo dal nulla”, ha dichiarato Collin Timm, ingegnere chimico e biologico dell’APL e ricercatore principale del team. “Sarebbe una capacità rivoluzionaria poter produrre cibo su richiesta in qualsiasi ambiente”.
Il professore associato Chao Wang e il Bloomberg Distinguished Professor Michael Tsapatsis, due membri della facoltà presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare della Whiting School of Engineering e il suo Ralph S. O’Connor Sustainable Energy Institute, stanno lavorando con il team dell’APL per contribuire allo sviluppo di questi processi complessi a monte. Entrambi hanno esperienza nella creazione di prodotti utili dal carbonio dell’atmosfera.
Wang si concentra sull’utilizzo di metodi elettrochimici per catturare la CO2 dall’aria, mentre Tsapatsis lavora sulla conversione catalitica di intermedi C1 (molecole o sostanze chimiche che contengono un atomo di carbonio) in zucchero.
“Il nostro processo si concentra sulla generazione di una materia prima centrale e ricca dai componenti presenti nell’aria per sostenere la crescita dei microbi alimentari”, ha spiegato William Stone, biologo molecolare dell’APL che supervisiona questo aspetto del progetto. Il team catturerà l’anidride carbonica dall’aria e la ridurrà in semplici molecole organiche, come il formiato e l’acetato, utilizzando reattori chimici sequenziali. Questi prodotti, a loro volta, saranno convertiti in zuccheri.
“Stiamo utilizzando tecnologie a monte per convertire l’aria e l’elettricità in blocchi molecolari, come gli zuccheri e l’azoto fisso, necessari per i microbi”, ha dichiarato Stone. A valle, i microbi sicuri per gli alimenti utilizzano questa materia prima per produrre in modo efficiente tutti i macronutrienti e le vitamine da includere nei prodotti alimentari”. La combinazione dei processi a monte e a valle è una sfida complessa di integrazione dei sistemi che siamo ben preparati ad affrontare”.
La DARPA ha anche sfidato i team a creare un sistema di produzione e di alloggiamento che potrebbe essere montato sul retro di un camion e che le truppe schierate potrebbero utilizzare per produrre cibo nutriente e appetitoso su richiesta in luoghi remoti, eliminando la necessità di catene di approvvigionamento alimentare costose e vulnerabili.
L’attuale fonte primaria di alimentazione in molte operazioni militari – chiamata Meal, Ready-to-Eat, o MRE – non è raccomandata come unica fonte di cibo per le missioni di lunga durata, non è approvata per l’uso civile e non è adattata alle differenze di età e di genere.
“Il nostro obiettivo è estrarre dall’aria il maggior numero possibile di nutrienti di cui i microbi hanno bisogno per produrre cibo”. Ha detto Stone. “Cattureremo anche polvere e altro particolato ed estrarremo minerali in tracce come ferro e magnesio, necessari per ottenere prodotti alimentari completi dal punto di vista nutrizionale”.
L’approccio dell’APL, denominato RePLICaTE (Reducing Provisions and Logistics Inputs through Calorie Transformation from Electricity), si concentra sulla realizzazione di un prototipo funzionante, che dimostri un salto di qualità nella produzione di cibo su richiesta. Tra i collaboratori del progetto figurano la North Carolina State University e Meridian Biotech.
Questo nuovo programma si avvale del lavoro decennale dell’APL su progetti progettati per supportare direttamente i soldati sul campo. Timm ha osservato che da tempo il Laboratorio si concentra sulla necessità di non gravare sui combattenti e di garantire l’accesso alle risorse su richiesta.
Recentemente, gli scienziati dell’APL hanno intrapreso progetti finanziati internamente per produrre glucosio dai microbi e ingegnerizzare i microbi per la produzione di cibo.
Il team è anche motivato dall’impatto che RePLICaTE potrebbe avere sul cambiamento climatico del pianeta. Questi primi progetti di ricerca hanno fornito prove di concetto e dati preliminari fondamentali per RePLICaTE, l’ultima incursione dell’APL in uno sforzo crescente per affrontare il cambiamento climatico e il suo impatto.
“Nell’ambito del nostro lavoro in questo settore, ci siamo interessati molto alla resilienza dei sistemi alimentari e abbiamo investito nello sviluppo di tecnologie in grado di provvedere alle necessità di base quando si verificano eventi meteorologici estremi indotti dal cambiamento climatico”, ha dichiarato Marisa Hughes,, responsabile della ricerca sulla resilienza ambientale nel Dipartimento di Ricerca e Sviluppo Esplorativo dell’APL.
La versione adattata di questa storia è stata pubblicata per la prima volta sul sito web del WSE. È stata originariamente scritta per il sito web dell’APL.
FONTE https://energyinstitute.jhu.edu/mission-from-darpa-create-food-from-thin-air/
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