空气变馒头?真的吗?
真的,这个看似天方夜谭的想象正在成为可能。2021年9月,中科院发布了一项重要的科研成果,那就是通过人工合成的手段,将空气中的二氧化碳转化为淀粉。这是在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的全人工合成。相关成果已由国际知名学术期刊《科学》在线发表。
为什么要人工合成淀粉呢?
一直以来,科学家们就有一个梦想,就是把农业种植的一些产品,通过工业化方式来生产。种庄稼来获取粮食淀粉,这是我们习以为常的一种模式,但是毕竟我们的土地有限,人口越来越多,粮食需求越来越多,对农业的压力也越来越大。我们是不是可以用一种高效的工业方式来生产、制造传统农业产品,来提高我们的生产效果呢?
这是怎么做到的?
植物吸收阳光作为能量,然后在体内把二氧化碳和水变成碳水化合物和氧气。这就是植物的光合作用。人工合成淀粉与植物的光合作用相似,同样利用太阳能、二氧化碳和水,不过反应场所不是植物体内,改在了反应罐里。
太阳能发电后,电解水再制成氢。氢气与二氧化碳在酶的催化下,形成一种拥有一个碳分子的化合物。接下来,就是一个堆积木的过程。一碳化合物被生物酶催化成三碳化合物,三碳化合物再聚合成六碳化合物。很多个六碳化合物手拉手连在一起,就成了我们想要的产物——淀粉。
据专家介绍,这是用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的一个过程,有11步核心生化反应。从能量角度看,光合作用的本质是将太阳光能转化为淀粉中储存的化学能,这成为关键。长期以来,科研人员一直在努力研究光合作用这个过程,希望将光能高效地转变为化学能并储存下来,最终提升淀粉的生产效率。人工合成淀粉的速率是自然界玉米合成淀粉速率的8.5倍,这是人工合成淀粉从“0到1”的概念突破。未来,淀粉的工业化制造如果能够实现,这将会节约90%以上的耕地和淡水资源,避免农药、化肥等对环境的负面影响,提高人类粮食安全水平,促进碳中和的生物经济发展。
我们现在能吃上这种人工合成淀粉吗?
据说现在专家都不舍得尝自己合成出的淀粉。因为这些淀粉比金子还贵。
在实验室制作的酶催化剂成本非常高,稳定性也不高。因为酶催化剂和化学催化剂还不太一样,一热就容易失去活性。这种技术如果成熟,大概还需10年左右。人工合成淀粉这一技术把二氧化碳作为原料,昔日全球生态的“祸首”有望成为新的资源。这项技术为碳达峰、碳中和目标的实现,提供了一条新的路径。
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