二氧化碳 世界首例,我国突破二氧化碳合成淀粉技术,空气或也能成粮食来源( 二 )


首先我们要明确一个问题 , 植物究竟是怎么进行光合作用的?植物首先会经历一个光反应阶段 , 在这个阶段植物体内的叶绿素会把接收到的光能转化为电能 , 再由电能转化为比较活跃的化学能 , 同时将这些化学能储存在ATP中 , 等待着暗反应阶段的来临 。
在暗反应阶段 , 植物会将ATP中储存的活跃化学能转化为淀粉等糖类 , 这就是一种比较稳定的化学能了 , 也是我们最终想要得到的 。 在这个过程中 , 植物有数十种生物酶参与了反应 , 这也是我们人工合成淀粉的难点 。
我们的科学家在进行人工的光合作用时 , 省去了植物其他用于维持自身存活的各种反应 , 其核心就是两步:先将氢气和二氧化碳合成甲醇 , 再由甲醇合成淀粉 。
氢气可以通过电解水来得到 , 而电解水的电能将从太阳能中获得 , 然后利用人工生产的催化剂来让氢气和二氧化碳转化为甲醇 。
这个过程并不难实现 , 难点是要将转化效率提上去 。 在我国科学家的努力下 , 我们成功将这个效率提高到了百分之十左右 , 比植物本身进行的转化效率要高得多了 。
成功转化为甲醇之后 , 接下来就是难点了 。 植物中有数种不同的酶来让甲醇到淀粉进行转化 , 我们如何确定其中效率最高的种类 , 然后用人工制造这些酶呢?
很多国家的科学家都在这一步被难住了 , 我国也是经历了漫长的过程才做到这一点 , 我们没有尝试制造出一种自然界完全不存在的酶 , 而是在多种动植物体内提取和研究 , 找出其中效率最高的那些 , 然后将其组合并完成工作 , 最终完成了二氧化碳到淀粉的转化 。
中国科学家的努力和意义
这个过程说起来似乎很简单 , 但是实践起来却是非常困难的 。 如果不是技术上的难度非常大 , 各国科学家也不会在这里陷入停滞这么久 。 中国研究者通过不同的思维方式达到了同一个终点 , 这无疑是值得赞扬的 。
研究论文显示 , 用这种方式合成淀粉 , 其效率达到了玉米合成淀粉的8.5倍 , 远远超过了我们种植农作物的效率 。 而且这并不是一个对场地要求很高的反应过程 , 未来还有进一步简化的可能性 。 这个消息对于整个人类来说都是值得庆贺的 。
以往人类种植的各种农作物 , 需要大概一亩地的产量才能够满足一个成年人一年的需求 。 而我们如果单纯只利用太阳能电池板来进行淀粉的人工合成 , 那么一个人一天大概只需要20平米 , 可以想象这对于土地资源是多么大的节约 。
也许在未来 , 我们根本就不需要再用植物来满足人类能量的需要 , 植物将会单纯起到净化空气 , 恢复大自然的生机与活力的功能 。 而且我们未来如果去到外太空长期居住 , 也不需要费尽心思种植农作物了 , 只需要光能、水和二氧化碳就行 。
未来的运用
不过我们也不能够因为这个突破而“得意忘形” , 这只是我们在人工合成淀粉路上迈出的一小步 , 目前还完全处在实验室的阶段 , 还有各种各样的技术难关需要克服 , 不是短时间内就可以解决的 。
想要在实际的生活中推广这项技术 , 首先要能够大量生产各种设备和催化剂 , 其次要将成本进一步降低 。 除此之外 , 还要找到应用这种淀粉的方法 , 植物的果实不止是含有淀粉这一项营养 , 要完全模拟出人工食物 , 还有很长的路要走 。
当然 , 我们也不能够妄自菲薄 , 认为这是一种无用的技术 。 既然在全世界范围内引起了轰动 , 那么就意味着这项技术确实有实践的可能性 。
对于中国来说 , 我们要更加重视这项技术 , 因为我们国家人口众多 , 粮食问题是困扰了中华民族几千年的大问题 , 如果能够在未来彻底解决它 , 那么我们国家就更加能够发挥自己的优势 , 还能够将节省的土地用于制造别的能源 , 也不会对自然环境造成更大的影响 。
结语
人类不可能永远都依赖自然界提供给我们的一切物质资料 , 我们想往宇宙深处更进一步的话 , 那么就必须掌握人工制造各种必需物质的技术 。 现在看来 , 我们对于各种地球资源的需求在短时间内还是要持续下去 , 但是我们一直在向着这方面努力 。
不光是人工合成淀粉 , 科学家们也在研究人工制造肉类的方法 , 一种是用动物细胞在实验室培养 , 另一种是利用植物蛋白制造 。 但不管是哪一种 , 现在都还不能够克服口感和成本两方面的问题 , 还需要继续进行技术上的改进才行 。
我们的饮食文化丰富多彩 , 这是人类在千万年的实践中达到的成就 , 我们要想在短短数十年中完成彻底的改变和突破 , 这无疑是非常困难的 。 但是我们在各种科幻作品中也可以看到 , 人类在未来很有可能会完成全人工制造食品的革命 。

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