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二氧化碳能合成淀粉吗?中国科学家做到了

由中国科学院天津工业生物技术研究所(中科院天津工业生物所)主导完成的人工合成淀粉重大科技突破进展成果论文,北京时间 9 月 24 日凌晨在著名国际学术期刊《科学》上线发表,从而为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造 " 打开了一扇窗 "。

中科院天津工业生物技术研究所科研人员在实验室展示人工合成淀粉样品。中科院科技摄影联盟 供图

业内专家称,如果未来二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本能够降低到与农业种植相比具有经济可行性,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,推动形成可持续的生物基社会,提高人类粮食安全水平。同时,最新研究成果实现在无细胞系统中用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的化学 - 生物法联合的人工淀粉合成途径(ASAP),为推进 " 碳达峰 " 和 " 碳中和 " 目标实现的技术路线提供一种新思路。

中科院天津工业生物技术研究所蔡韬副研究员在实验室展示人工合成淀粉样品。中科院科技摄影联盟 供图

该所自 2015 年起聚焦人工合成淀粉与二氧化碳生物转化利用,开展需求导向科技攻关,集聚所内外创新资源,加强 " 学科 - 任务 - 平台 " 整合,实现各方科研力量的有机融合和高效协同,组建当初平均年龄 30 周岁的优秀青年科学家团队,持续 6 年深耕人工合成淀粉项目研发。

该团队还通过耦合化学催化与生物催化模块体系,创新高密度能量与高浓度二氧化碳利用的生物过程技术,通过反应时空分离优化,解决人工途径中底物竞争、产物抑制、热 / 动力学匹配等问题,扩展人工光合作用的能力。按照目前技术参数,在能量供给充足条件下,理论上 1 立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于 5 亩土地玉米种植的淀粉产量(按中国玉米淀粉平均亩产量计算)。这一成果使淀粉生产的传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能,并为二氧化碳原料合成复杂分子开辟新的技术路线。

<p cms-style=""font-L"" style=""margin:" 0px="" 18px;="" padding:="" 0px;="" font-size:="" color:="" rgb ( 0,="" 0,="" 0 ) ;="" font-family:="" "hiragino="" sans="" gb",="" "microsoft="" yahei",="" "5fae 软雅黑 ",="" simsun,="" "5b8b 体 ",="" arial;="" letter-spacing:="" 1px;"=""> 中国科学家在淀粉人工合成方面取得的重大颠覆性成果,也获中外同行专家高度评价,认为这是 " 典型的 0 到 1 原创性突破 ",是 " 扩展并提升人工光合作用能力前沿研究领域的重大突破,是一项具有‘顶天立地’重大意义的科研成果 "" 不仅对未来的农业生产、特别是粮食生产具有革命性的影响,而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义 "" 将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响 "。

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