世界首例，中国突破二氧化碳合成淀粉技术，空气也能成为粮食来源 2021年9月23日

2021年9月23日，中国科学院召开了本年度首次新闻发布会。
这场充满着匆忙意味的发布会，只为了宣布一件事情——中国科学院天津工业生物技术研究所完成不依赖植物光合作用，直接使用二氧化碳与氢气作为材料合成淀粉。

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这项技术的成功意味着，我们可以直接将电能转化成人类可以吸收的化学能，对解决中国粮食供应问题，以及太空、深海等地区食物供应问题有着非常重大的意义。
中科院对于这项技术评价如下：继上世纪60年代在世界上首次人工合成结晶牛胰岛素之后，中国科学家又在人工合成淀粉方面取得了重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。
为什么要人工合成淀粉
二氧化碳和水在阳光的作用下合成淀粉，这个反应在自然界并不少见。
只要有一个花盆，种植一颗绿色植物，就可以以最低的代价完成这项反应——光合作用。

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但是植物的光合作用有着两项先天劣势：
1.植物光合作用效率多在0.3%~0.5%之间，只有极少数物种能够达到1%；并且植物光合作用产生的能量大部分都被植物本身消耗，合成的可收集淀粉数量极少，一般来讲一亩地的收成才够一个人一年的消耗。
2.植物生长对土地、水分、光照等要求高，并且培养周期长；这也是为何古代中国规划了庞大的漕运体系，就为了老百姓能吃上一口饭。
之前的科学研究已经证明，我们可以利用催化剂促进氢气与二氧化碳合成甲醇，再将甲醇转化为淀粉，而氢气可以通过光伏转换产生的电能电解水获得。
从原理上来讲，如果可以将上述过程工业化，就能够直接完成电能到人类所需碳水化合物的转换过程，对人类整体文明水平都有着不小的提升。

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至少不至于在火星上还得种土豆
如何合成人工淀粉
这整个实验中的难点有两个就在于：1.如何找到能够促进氢气与二氧化碳合成甲醇的高效催化剂；2.如何通过甲醇直接合成淀粉？
氢气与二氧化碳合成甲醇的技术，世界上有不少实验室在做，但是无一不卡在了转换效率这个门槛上。

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这也是二氧化碳合成甲醇，不过因为效率低下，主要角度还是废气治理
而根据天津工业生物技术研究所在《科学》期刊上发表的文章显示：目前所里已经在实验室中，完成了通过太阳能板产生电能——电解水产生氢气——使用催化剂将氢气与二氧化碳转换为甲醇的实验。
这整个过程能量转化效率超过10% ，远超光合作用对阳光的能量利用率，在世界范围内也是顶尖水平。

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冰岛的合成甲醇工厂
而这项成果之所以能称得上是“人工合成牛胰岛素之后的又一大成就” ，就在于中科院的科研人员解决了甲醇合成淀粉的难题。
在自然界，甲醇作为一种有毒物质，很难被生物直接利用，自然也不存在甲醇合成淀粉的生命过程。