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中國首次實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成
2021年09月24日 11:06  來源:中國新聞網(wǎng)

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  【解說】近期,中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所在淀粉人工合成方面取得重大突破性進展,國際上首次實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成。相關工作于9月24日發(fā)表于國際學術期刊《科學》。

  【同期】中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所副研究員 蔡韜

  這次我們研究團隊提出了化學和生物耦合催化合成淀粉的一個新的思路,從頭設計創(chuàng)建了一條只需要11步反應,就可以從二氧化碳合成淀粉的人工新途徑,在國際上也是首次在實驗室實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的全人工合成,目前在實驗室只需要幾個小時就可以完成農(nóng)作物需要幾個月的淀粉合成過程。

  【解說】淀粉是糧食最主要的成分,同時也是重要的工業(yè)原料。目前淀粉主要由玉米等農(nóng)作物通過自然光合作用固定二氧化碳生產(chǎn),淀粉合成與積累涉及60余步生化反應以及復雜的生理調控,理論能量轉化效率僅為2%左右。

  【同期】中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所所長 馬延和

  總的來講,淀粉的人工合成途徑,它和自然的合成途徑相比,從能源利用形式,只是用光能,可以變成用電能,實際上最終是氫能。反應步驟從自然的60步左右,縮短到11步,能量轉化效率從2%至7%,碳轉化率有比較大的提高。我們這條途徑它就可以利用高濃度的二氧化碳做原料,也可以利用高密度的能量,比如說氫能來做能源供給,有更短的途徑,更高效的效率。

  【解說】農(nóng)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(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。糧食危機、氣候變化是人類面臨的重大挑戰(zhàn),糧食淀粉可持續(xù)供給、二氧化碳轉化利用是當今世界科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向。不依賴植物光合作用,設計人工生物系統(tǒng)固定二氧化碳合成淀粉,將是影響世界的重大顛覆性技術。

  【同期】中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所所長 馬延和

  人工合成淀粉這條路線,如果能夠在經(jīng)濟可行性上與農(nóng)業(yè)種植可以競爭的話,它會對我們的糧食安全到二氧化碳的利用,到我們“雙碳”的目標都會起到非常重大的支撐作用。雖然現(xiàn)在還是處于實驗室階段,未來還有更多的科學挑戰(zhàn),但一旦工業(yè)實現(xiàn)可以節(jié)約90%以上的耕地,節(jié)約90%以上的淡水資源,對我們國家可持續(xù)發(fā)展,包括對全人類的這個溫飽問題的保障,都會起到非常重大的作用。

  記者 單璐 北京報道

編輯:陳少婷