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中科院成功以二氧化碳人工合成澱粉

來源:星島日報

被視為廢氣的二氧化碳可以變成糧食澱粉?中國一批年輕的科學家解決了這個貌似天方夜譚的問題。據新華社、中新社等官方媒體報道,中國科學院天津工業生物技術研究所的科研人員,取得重大顛覆性、原創性突破 — 全球首次在實驗室實現二氧化碳到澱粉的從頭合成。

如果這一實驗能成功工業化,將對解決糧食危機、氣候變遷等環境問題帶來重大影響。著名國際學術期刊《科學》昨日發表了中國科學家的相關論文。

中科院天津工業生物所介紹說,澱粉是糧食最主要的成分,同時也是重要的工業原料。目前,澱粉主要由玉米等農作物通過自然光合作用固定二氧化碳生產。農作物的種植通常需要較長周期,需要使用大量土地、淡水等資源以及肥料、農藥等農業生產資料。糧食危機、氣候變化是人類面臨的重大挑戰,二氧化碳轉化利用是當今世界科技創新的戰略方向,設計人工生物系統固定二氧化碳合成澱粉,是影響世界的重大顛覆性技術。

目標解決糧食危機

據報道,天津工業生物所六年前組織一批三十歲左右的年輕科學家,開始人工合成澱粉項目研發。他們採用一種類似「搭積木」的方式,利用化學催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下,還原成碳一(C1)化合物,然後通過設計構建碳一聚合新酶,依據化學聚糖反應原理將碳一化合物聚合成碳三(C3)化合物,最後通過生物途徑優化,將碳三化合物又聚合成碳六(C6)化合物,再進一步合成直鏈和支鏈澱粉(Cn化合物)。

論文的作者、天津工生所所長馬延和表示,希望在未來五至十年內,建立起工業示範,以工業尾氣為原料,利用光伏等可再生電源分解水提供氫氣,在化學反應器中進行二氧化碳高效還原,在生物反應裝置中合成澱粉。「如果人工合成澱粉示範,可以達到理論能力轉換效率的八成,從電到澱粉合成的能量轉化效率可達百分之四十一點六,那麼十度電大約可以合成一公斤澱粉」。

據稱,如果未來二氧化碳人工合成澱粉的系統過程成本能夠降低到與農業種植相比具有經濟可行性,將會節約百分之九十以上的耕地和淡水資源,避免農藥、化肥等對環境的負面影響,推動形成可持續的生物基社會,提高人類糧食安全水平。同時,為推進「碳達峰」和「碳中和」目標實現的技術路綫提供一種新思路。

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