中科院把二氧化碳變澱粉,但它離大眾餐桌還有很遠_風聞
热门观察君-时下热门内容杂谈2021-09-30 16:47
二氧化碳合成澱粉,乍聽就像點石成金、水變油一樣不靠譜,別急着不信,這次是真的。本次取得技術突破的是中科院天津工業生物技術研究所,相關成果在9月24日發佈在國際學術期刊《科學》上。
這意味着什麼?未來生產糧食可能不需要農業了。什麼土壤鹽鹼化、農作物病蟲害危機、耕地面積不足,都不再困擾人類,糧食直接由工業流水線產出。
未來很美好,但我們離技術落地還有點距離。
二氧化碳變澱粉,靠譜嗎?
“擺脱植物進行二氧化碳固定,是科學家多年來的夢想”,本次論文的作者、副研究員蔡韜在接受《科技日報》採訪時表示。
有不少科學家前赴後繼地撲在這一領域,過去幾年,僅在行業頭部期刊《自然》《細胞》《科學》上發表的相關論文就不下十篇,主要集中在二氧化碳固定、人工光合作用等研究方向。有了此前的積澱,這次才能完成從二氧化碳到澱粉的全合成。
具體是如何實現的呢?
根據中科院官網的信息,科研人員採用的是“光能—電能—化學能”的能量轉變方式,用光伏發電把光能轉化為電能,再通過光伏電水解產生氫氣,藉助催化劑,把氫氣和二氧化碳固化為甲醇。獲得液態甲醇後,使用10種生物酶催化劑,把甲醇轉化為澱粉。

技術細節非從業者沒必要了解得太深,這裏只説兩個要點。
其一,該過程的能量轉化效率超過10%,遠超光合作用的2%,生產效率是玉米光合作用的8倍以上。
其二,整個流程其實可以分解,發電那一步交給電廠,儘可以設在大西北,光能和風能都充沛。糧食廠則進駐中部和東部,產出澱粉後供給飼料廠。人類的挑食能力與日俱增,不知道它好不好吃的前提下,至少能先用於畜牧飼料產業。
離工業化落地尚早
二氧化碳變澱粉,其實是當下大熱的碳捕捉技術的一種,把空氣中的二氧化碳“捕捉”住,埋入地下,或者轉化為其它有利用價值的物質。為了實現碳中和,各國都在積極搞碳捕捉。
但現實是,所有碳捕捉技術,要麼成本過於昂貴,要麼不夠成熟,都還不能大規模應用。
這次同樣如此,論文通訊作者、研究所所長馬延和説得比較委婉:“現在在實驗室,我們有了一點樣品,但還沒有做應用。”中科院副院長周琪更直白:該成果目前尚處於實驗室階段,離實際應用還有相當長的距離。
具體瓶頸存在的地方可能有很多,比如生物催化酶提取不易、反應堆成本過高、生產過於昂貴等等。
其它不説,至少這項技術還未成熟到有足夠的經濟吸引力。
回看一下它的生產過程,二氧化碳到澱粉之間,產生了一箇中間物質,甲醇。它可比澱粉還要貴,查詢一下此刻的期貨價格,甲醇大約3300元/噸左右,玉米2481元/噸。企業當下怕是沒有動力去把甲醇轉化成澱粉,這是虧本生意。
二氧化碳制澱粉落地,必須攻克甲醇生產成本的瓶頸,讓這一中間產物能以超廉價方式製得。這會影響整個化工產業,要知道,甲醇是類似於化工業地基的存在,作為基礎化工原料,可以用於合成塑料、甲醛、醫藥、農藥、染料、蛋白質等。
將影響中國糧食格局
二氧化碳制澱粉,可以用作畜牧飼料,讓中國的肉類供給不再受進口糧制約。
我國現在的糧食自給率不低,高達98%。這是因為日常飲食中肉類比重升高,人均米麪消耗相對降低,國內產量足夠應對。三十年前的莊稼漢子一頓能吃三碗飯,現在的白領半碗飯配塊牛排,美滋滋。
但我們大量食用的豬肉牛肉,可都是用進口糧食喂大的。我國是糧食進口大國,進的主要是大豆,入關後先榨油,剩的渣則經配比製成飼料。沒了進口糧食,中國人就得和便宜豬肉牛奶説再見。而人工合成澱粉,堵上了這個漏洞。

更進一步説,假如人工合成澱粉口味足夠優秀,能夠替代米麪成為國人主糧,還可進一步緩解作物危機。
雖然國內現在糧食自給率不低,但這一平衡有被打破的趨勢,種田的經濟效益不能讓年輕人滿意,他們加速逃離農業,進入第二第三產業。數據顯示,糧農與農民工收入比,由1990年的1:5下降到1:10,種糧比較效益下降。去城市做快遞員、外賣員,哪個不比種地掙錢。
於是,耕地季節性撂荒,乃至全年性撂荒現象變得非常普遍。
民以食為天,國家當然想保持耕地面積,為此提供了一定比例的農業補貼。補貼政策初用起效,但在城市迅猛發展所帶來的高薪工作吸力前,漸漸相形見絀,全國複種指數逐年回落。
而倘若澱粉在工廠生產,農業面臨的勞動力規模萎縮壓力會大為減輕。
實驗室的二氧化碳轉澱粉是個好開頭,為科學家們鼓掌的同時,我們也在等待更多的技術突破,等待它真正走向落地。到時候,人類的農業、畜牧業、工業都將因其而迎來結構性改變。