二氧化碳合成淀粉和一氧化碳合成蛋白质，究竟怎么样？ | 科技袁人
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导读
化石能源是基础，可再生能源是根本，氢能替代是关键，二氧化碳处理是未来。
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不久前，有一个重大新闻：中国科学院天津工业生物技术研究所实现二氧化碳合成淀粉（原创性突破！中科院科学家首次在实验室实现人工合成淀粉 | 科学大院）。2021年10月30日，又有消息称，中国农业科学院饲料研究所实现从一氧化碳到蛋白质的合成并形成万吨级工业产能（https://www.guancha.cn/industry-science/2021_10_31_613013.shtml）。这些消息是什么意思？说明中国可以直接工业合成粮食了吗？
我对这些原本是外行，不过听了一场报告之后，有了一些了解（http://news.ustc.edu.cn/info/1055/77179.htm）。这场报告是在2021年9月28日，由我所在的中国科学院科学传播研究中心组织的第三期科学文化沙龙，主讲人是我们中国科学技术大学的校长包信和院士，主题是“碳中和与能源革命”。大多数人可能不知道，包校长就是我国在新能源方面的领军专家。包校长说了个笑话，他刚到科大工作的时候，安徽省的领导问他，你们学校谁是研究新能源的？他回答：我就是！
这场报告最有价值的地方是，包老师不是只讲一堆具体的技术，而是给出了一个宏观的大图景。四句话：化石能源是基础，可再生能源是根本，氢能替代是关键，二氧化碳处理是未来。如果你理解了这四点，你对新能源战略就比大多数人看得深远了。
关于二氧化碳合成淀粉，包老师在报告中也给出了评论：在科学上非常重要，在技术上离实用还远。为什么呢？因为它的原料是二氧化碳和氢气，从这些出发经过若干步化学反应，完全不用生物体系，只用化学催化剂就能合成淀粉。这是非常了不起的，以前都要用到生物体系。
然而，氢气是一种很高能量的物质。想一想，氢元素平时是以什么形式存在的？最常见的是水。水的能量比氢气加氧气的能量要低得多，也就是说，从水中产生氢气要消耗很多能量。因此，如果我们有廉价的能源，能够制备廉价的氢气，这个技术就能派上大用。但目前氢气都是用化石燃料制备的，成本很高，所以这个技术的成本还比大自然的光合作用如玉米生产淀粉高得多。将来假如光伏、风电等新能源的成本大幅下降，二氧化碳合成淀粉可能会进入实用。
根据同样的道理，我也可以对最近的一氧化碳合成蛋白质做出评论。首先它的原料也是高能的物质，即一氧化碳。一氧化碳的能量比二氧化碳高得多，制备一氧化碳需要消耗很多能量。在这个层面上，它跟二氧化碳合成淀粉是一样的。然后，它的合成方法不是纯粹化学的，而是要用生物菌种，也就是发酵。在这个层面上，它就远远不如二氧化碳合成淀粉了，发酵是很常见的工艺。纯化学二氧化碳合成淀粉可能在比如说人类去外星球的路上用，只要有能源就能合成，而不能脱离微生物的工艺就远远不如了。
当然，无论是什么类型的工作，有进步总是好的。既不应该因为还不实用就抹杀科学价值，也不应该因为科学价值不是最重大就抹杀实用价值。百花齐放才是春。
作者简介：本文作者袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，中国科学技术大学科技传播系副主任，中国科学院科学传播研究中心副主任，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，中国科普作家协会理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。 责任编辑：SS