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Solar-driven synthesis of proteins and lipids via photoelectrochemistry of living organisms

Descrizione del progetto

Ripensare la produzione alimentare per la cena nello spazio

Come possiamo coltivare cibo senza terra, senza fattorie e senza inquinamento? Il progetto SOLARSPOON, finanziato dal CEI, sta sperimentando un approccio che sfrutta la luce solare, l’aria e l’acqua per produrre direttamente proteine e lipidi. Integrando batteri fotosintetici e microbi che producono cibo in dispositivi fotoelettrochimici bioibridi, SOLARSPOON rende possibile la conversione di CO2 e azoto in materiali commestibili utilizzando l’energia solare. Il sistema sfrutta cianobatteri e coloranti organici per generare substrati ricchi di energia, alimentando le colture microbiche ospitate nello stesso dispositivo. L’obiettivo è superare l’efficienza dell’agricoltura tradizionale e raggiungere l’1 % di efficienza di conversione solare. Dalle comunità remote alle future missioni spaziali, la visione di SOLARSPOON di una produzione alimentare pulita e decentralizzata potrebbe ridefinire come e dove l’umanità si nutre.

Obiettivo

Biohybrid systems offer unique energy-efficient routes to harness solar energy for the fixation of CO2 and nitrogen into valuable, complex molecules. This project will integrate living photosynthetic bacteria and food-producing autotrophic bacteria into stand-alone photoelectrochemical devices tailored for the direct production of proteins and lipids from sunlight, air and water. Cyanobacteria will supply electrons via light-driven water oxidation, organic dyes will provide these electrons with sufficient energy to generate substrates that would directly feed either a culture or a consortia of food producing microorganisms in the same device. The result will be the demonstration of the first direct conversion of CO2 and N2 from air to protein- or lipid-rich food materials using solar energy, with the aim to produce a prototype that can reach 1% solar-conversion efficiency or surpass present food production processes via agriculture.
Our bioengineering efforts will focus on three key innovations: (i) overcoming complex electron transfer pathway barriers at the cell-electrode interface, aided by the coupling of electrode engineering with advanced modelling of the interface; (ii) expanding the range of Solar-to-X products to two essential food groups (proteins and lipids), enabled by the formation of novel microbial consortia on redox polymer films that mitigate their conflicting microenvironment needs; and iii) device engineering that synergizes the different outputs and needs of the bio-anode and cathode whilst also facilitating easy food-product collection. The delivery of our envisioned Solar-to-Food devices will open the door to re-imagining sustainable food production for off-grid locations, kitchens in future households and spaceships. Current food industries, such as our partner Solar Foods, would be an immediate benefactor. Our envisioned solar-to-lipids production process could be a stepping stone to fuels production lines of the future.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-EIC-2024-PATHFINDERCHALLENGES-01

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Coordinatore

THE CHANCELLOR MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE
Contributo netto dell'UE
€ 1 103 809,50
Indirizzo
TRINITY LANE THE OLD SCHOOLS
CB2 1TN CAMBRIDGE
Regno Unito
Regione
East of England East Anglia Cambridgeshire CC
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partecipanti (4)