“喝西北風(fēng)”=窮到?jīng)]飯吃，只能靠喝寒風(fēng)度日？那是以前！現(xiàn)在空氣能變饅頭也能變白糖。

01

植物的光合作用

在今年之前，種甜菜、種甘蔗是人類獲取蔗糖的主要途徑。

植物的葉綠體把陽光、水和二氧化碳變成葡萄糖（單糖），同時(shí)排出氧氣。進(jìn)一步，植物會(huì)把單糖變成蔗糖（雙糖）和淀粉，放在種子或根莖里長期儲(chǔ)存起來，成為我們喜歡吃的水果、土豆和大米。

葉綠體把光能變成葡萄糖（單糖）

這一過程的本質(zhì)是通過光合作用把陽光中的能量變成糖或淀粉儲(chǔ)存起來。農(nóng)作物的光合作用雖然精巧，但效率并不高，如果把照在田里的陽光算成100份，那么農(nóng)民通過辛勤勞作收獲的糧食、油料、蔗糖等作物，里面頂多有2份陽光。

02

把陽光變成液體

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的李燦院士把利用陽光、水和二氧化碳生產(chǎn)甲醇的過程稱為“液態(tài)陽光”。與農(nóng)作物只能保存2份陽光相比，“液態(tài)陽光”中至少儲(chǔ)存了17份陽光！

我們已經(jīng)在內(nèi)蒙古、新疆、青海、甘肅等地建立了多個(gè)十萬噸級(jí)的大型“液態(tài)陽光”工廠。這些地方地廣人稀、陽光充沛，有很多太陽能發(fā)電場。“液態(tài)陽光”工廠利用光伏發(fā)出的電能從水中電解出氫氣，從工廠廢氣中捕獲二氧化碳，在高效催化劑的作用下，讓氫氣和二氧化碳在工廠中結(jié)合生產(chǎn)出甲醇。

液態(tài)陽光生產(chǎn)流程

我們燒的煤、開車用的汽油，其實(shí)就是古代植物儲(chǔ)存的陽光。當(dāng)我們使用古代陽光的同時(shí)，也排放了大量古代的二氧化碳，這些多出來的二氧化碳讓全球氣候異常頻發(fā)。而生產(chǎn)十萬噸甲醇需要捕獲14萬噸二氧化碳。

甲醇是非常重要的化工原料，能做塑料、衣服、藥品、農(nóng)藥；能代替汽油作為汽車的燃料；未來還能變成糧食。現(xiàn)在，中國每年要消耗上億噸甲醇，未來更會(huì)供不應(yīng)求。

陽光不要錢，從廢氣中捕獲二氧化碳還能得到補(bǔ)貼，甲醇不愁賣，“液態(tài)陽光”這項(xiàng)技術(shù)真是掙錢又環(huán)保。

03

喝甜甜的西北風(fēng)

把二氧化碳變成甲醇主要靠化學(xué)家的努力，下一步把甲醇變成糖和面粉就是天津工業(yè)生物技術(shù)研究所的生物學(xué)家的貢獻(xiàn)了。植物的光合作用是個(gè)神奇的過程，我國科學(xué)家提出的新方法，相當(dāng)于繞過了植物的光合作用，讓人類也能從空氣中獲取原料完成制糖。進(jìn)一步他們還改進(jìn)了淀粉的生產(chǎn)方法。

將碳轉(zhuǎn)化成各種糖

下一步他們將進(jìn)一步定向合成高價(jià)值的多糖，人參、枸杞、黃芪、海參、鐵皮石斛等補(bǔ)品的有效成分就是它們的“活性多糖”。

在這一過程中，科學(xué)家沒有模仿植物自然的光合作用路徑，而是從海量的植物中選出了最合適的生物酶，并進(jìn)行工程改造，然后設(shè)計(jì)了一條高效又節(jié)能的轉(zhuǎn)化路徑。相比植物合成蔗糖需要37份能量（ATP），人工合成僅需2份能量（ATP）。

現(xiàn)在生產(chǎn)這些生物酶還很貴，暫時(shí)來說人工合成的成本還沒法和種甘蔗相比。未來我們可以在工廠中用不銹鋼罐子生產(chǎn)糧食，同樣產(chǎn)量可以節(jié)約土地90%以上。

人工合成淀粉

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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壹零社：用圖文、視頻記錄科技互聯(lián)網(wǎng)新鮮事、電商生活、云計(jì)算、ICT領(lǐng)域、消費(fèi)電子，商業(yè)故事。《中國知網(wǎng)》每周全文收錄；中國科技報(bào)刊100強(qiáng)；2021年微博百萬粉絲俱樂部成員；2022年抖音優(yōu)質(zhì)科技內(nèi)容創(chuàng)作者