二氧化碳变淀粉? 中国科学家成功把二氧化碳合成了淀粉,有望拿到诺贝尔奖

发布于 2022-01-03 21:50:35

接受过中学的物理学习都知道,一般来说,自然界中存在着三种物质状态,固态、液态和气态,根据外部条件的变化,这几种物质形态之间可以实现转化,比如冰在0摄氏度以上的空间中会变成水,而水在加热到一定程度之后也会成为水蒸气。当然这个过程也可以反过来,只是物质的本质不会改变,因为从微观的角度上来看,其分子组成并没有改变。但是通过学习元素的形态,我们知道不同物质之间并非拥有不可逾越的鸿沟,只是这种技术难度太大,目前能够实现的屈指可数。
而我国科学家竟然屡创新高,将二氧化碳经过人工合成之后可以产生淀粉了,这究竟是怎么做到的呢?
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从二氧化碳到淀粉

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零碳科技
零碳科技 2022-01-03
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从二氧化碳到淀粉
乍一听,这件事其实很不靠谱,就物质形态的变化来说,我们最多可以说把气态的二氧化碳变成固态的二氧化碳,但是它的本质还是二氧化碳分子,这一点不管怎样都是不会变的,而这个尝试看上去显然是直接把一种物质变成了另一种物质,完成了质的飞跃。
这项科学成果来自中国的研究者们,以及整个成果都得到了国际学术机构的检验和认证,关于它的研究文章也于2021年的秋天在知名的期刊《科学》上得到了发表,显然,这并不是一个有名无实的噱头,而是实实在在已经取得了成功的实践。
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这项研究的团队来自中国科学院,具体来说是他们下属天津地区的研究所,名叫天津工业生物所,根据团队负责人介绍,这个项目从立项到实践再到反复攻坚克难,前后整整花了六年多的时间,最终能够获得成功是非常不容易的。
他们在发表的文章和许多采访中都介绍过这项研究的原理,简单来说,就是不停地搭建转化的链条,一步步地将化学能量导向生物能量,用专业的术语来说,就是把化学催化与生物催化两种模式结合在一起,将某种物质中的能量转化为我们想要的形式
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整个链条基本上可以分成两个主要的部分,第一部分就是光合作用,这也是二氧化碳实现能量转化的基础,只有在光的帮助下,二氧化碳才能以实体的形式进入到我们的实验模型当中。
第二部分就是生物合成,这一步的目标也非常明确,就是将以化学能量存在的二氧化碳导向生物能量。
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具体来说,又可以细分为四个步骤,首先要把二氧化碳进行一个基础的还原,方法是通过催化剂来即逆行催化,注意催化剂一定要是无机的,这样最后得到的就是甲醇
从甲醇到淀粉之间要完成一个转化跟一个合成,转化就是把让甲醇成为三碳,合成就是让三碳成为六碳,如果你对淀粉的化学组成熟悉的话,应该知道从六碳到它之间,只需要一个聚合反应即可。
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具体来说,如果这项研究成果的应用体系能够顺利搭建起来的话,那么整个社会的淀粉需求能够以超乎想象的效率得到满足。就按目前的技术水平而言,即便只是1立方米的合成空间,所产出的淀粉也已经超过了5亩地的年产总量,这个数量比是非常可怕的。
想象一下5亩地每年要投入的成本有多少,土地、人工和肥料,再加上采收、运输和销售,还不算因为特殊原因造成的损失,比如气象、病虫害等等,不仅利润薄,而且供应效率还低。
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社会价值

因为淀粉是人类饮食结构中非常重要的组成部分,而且在工业生产当中也有着广泛的应用,但是它的生产却并不容易,尤其是随着环境和经济形势的变化,人们获得淀粉的成本越来越高。
如果还是只能依靠从土地培养这一条途径,那么将会给整个社会生活和生产造成不小的压力,技术合成的意义在于,它能够在去掉各种复杂工序和产业链的前提下,以最小的成本获得淀粉,同时也在一定程度上减轻了对土地、淡水这些资源的不合理抢夺,在环境保护上也起到了很大的作用。
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具体来说,如果这项研究成果的应用体系能够顺利搭建起来的话,那么整个社会的淀粉需求能够以超乎想象的效率得到满足。就按目前的技术水平而言,即便只是1立方米的合成空间,所产出的淀粉也已经超过了5亩地的年产总量,这个数量比是非常可怕的。
想象一下5亩地每年要投入的成本有多少,土地、人工和肥料,再加上采收、运输和销售,还不算因为特殊原因造成的损失,比如气象、病虫害等等,不仅利润薄,而且供应效率还低。
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按照专家团队的测算,如果这项合成技术能够大面积取代农业种植的话,将会在耕地和淡水资源上实现超过90%的折减,同时因为不需要使用各种肥料,也大大降低了环境污染和土壤退化,是一种非常健康高效的可持续生产模式。
了解了这项研究的贡献之后,关于它能够获得诺贝尔奖的讨论也渐渐热起来,不过它具体应该角逐哪一个奖项却不是很明确,去掉化学奖、物理奖和其它不相关的几个,大部分人都认为和平奖是最有可能的一项,因为这项技术同时处理器了两个重大的人类社会议题,一个是粮食安全,另一个就是全球变暖。
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结语

当然,诺贝尔奖的颁奖还涉及到很多细则,需要这个项目继续接受审核,比如团队人数的限制就是一个问题,超过三人以上的团队是无法申请奖项的。
我们也希望这些问题都能得到解决,让这项成果能够顺利得到认可,不仅对与国家来说多了一项荣誉,也是更好地助力人类生存和发展。

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