先用太阳能发电 , 再用电分解水产生氢气和氧气 , 然后把氢气和二氧化碳在高温高压下混合 , 生产甲醇 。 整个步骤虽然长得不像光合作用 , 但实现的目标是类似的 , 就是把太阳能转换成化学能 , 储存在甲醇内部 。 之后 , 甲醇可以直接燃烧供能 , 也可以作为化工原料使用 。 这个方法是2017年中科院大连化学物理所的科学家们开发的, 也被他们形象地叫作“液态阳光” , 因为太阳能被储存到了液态的甲醇内部 。
在我们这次介绍的工作中 , 研究者们就把两项研究拼接组合到了一起 。 用“液态阳光”技术生产甲醇 , 模拟了光合作用最难的第1步的一半;然后再用他们自己设计优化的合成路线 , 用甲醇制造淀粉 , 模拟了光合作用剩下的2.5步 。
在我看来 , 这项研究最核心的价值是 , 研究者们证明了 , 人类可以在实验室里人工地筛选、组装、设计和优化各种复杂的生物化学反应 。
它既可以用来在实验室里模拟生物内部本来就有的某种能力 , 比如合成淀粉;未来 , 也可以用来优化这种能力 , 比如根据实验结果改造植物 , 更有效率地合成淀粉;甚至是创造生物体根本不具备的能力 , 比如开个脑洞的话 , 让植物生产塑料和橡胶也不是不行 。 因此 , 即便不考虑淀粉这个特别吸引眼球的因素 , 这项研究的价值仍然是很大的 。
【二氧化碳|帮助实现碳中和、解决粮食生产问题,空气变馒头的技术有这么牛?】
但说到“用空气做馒头” , 可能就不是这项研究本身能解决的问题 , 甚至可能都不是一个特别有价值的方向了 。
首先 , 空气中二氧化碳的浓度极低 , 人工的收集压缩本身就需要耗费大量的能量 。 要是单纯用来降低大气温室气体 , 或者用来制造价值更高的化学品 , 比如储能物质甲醇 , 也许是合适的;如果用来生产本就成本低廉的淀粉 , 实在是有点南辕北辙 。
即便未来人类移民火星 , 那里的大气层几乎全部是二氧化碳 , 那大量合成甲醇以后 , 完全可以用甲醇直接培养酵母等微生物 , 直接拿微生物当食物 , 还是不需要用甲醇合成淀粉 。
还有 , 如果未来真有一天 , 我们需要创造不依赖植物的粮食生产途径 , 那更合适的手段可能也是 , 把经过实验室验证和优化的合成路线重新放到微生物体内 , 让微生物帮助我们完成复杂物质的合成制造 , 效率可能还会进一步提高 。
类似的例子就是 , 人类用细菌而不是纯化学合成的方法 , 帮助我们生产胰岛素 。 毕竟 , 我们可以直接把细菌改造成一个酶工厂 , 这样总比把每种酶单独提纯再组合起来有更高的效率 。
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