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两大震惊世界的消息:人工合成淀粉,孟晚舟归国

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最近在调理颈椎腰椎,又是艾灸又是推拿又是拔火罐。推拿是个力气活,更是个技术活,手上的功夫要足,关键是要找准穴位,才能手到病除。

可是今天给我推拿的是个新技师,他的特别之处在于,做推拿竟然戴手套,效果就打了一些折扣。所以我跟他约的时候特意强调了一下:明天做一回吧不戴套了。


这几天也因为调理,没怎么写文章。但是有一则新闻的确震惊到了我,那就是中国科学家通过六年的科研攻关,在人工合成淀粉方面取得了颠覆性、原创性的突破。



取得这项成果的是中科院天津工业生物技术研究所的一支科研团队,成果于北京时间24日在国际知名学术期刊《科学》线上发表。


这项技术为啥说是划时代的黑科技呢?因为开启人类未来世界的钥匙有两把,一把是无限的清洁能源,一把是无限的食品供应。

第一把钥匙,目前寄希望于可控核聚变,谨慎乐观的说法是还需要50年,虽然70年前科学家也这么说。

中国的核聚变研究世界领先,位于合肥科学岛的托卡马克装置EAST保持着1.2亿度101秒和1.6亿度20秒的等离子运营世界纪录。

按照原计划,中国聚变工程试验堆将于2021年开始立项建设,2035年开始大规模科学实验,2050年聚变工程试验堆试验成功,然后开启商业化聚变堆建设。

第二把钥匙,也具有划时代意义,毕竟民以食为天,粮食是人类赖以生存的重要物质,粮食的供应是制约人类活动和发展的很重要因素。

比如漫长的太空旅行,粮食是个极为棘手的问题。我们的空间站,要给宇航员配上足够的食物。而科幻作品中,为了节约食物,常采用在休眠仓中休眠。

在科幻片《火星救援》中,男主角也不得不在火星上种植土豆养活自己。而《星际穿越》,也是因为农业生产导致粮食危机,人类必须寻找新的家园。

自古以来人类之间的打打杀杀,无非就是利益之争和生存空间之争,包括抢钱抢粮抢女人,也包括抢资源、抢市场、抢能源(石油)。

如果能掌握了这两把钥匙,人类生存和发展,就没有了能源和粮食的制约,那还打个什么劲儿,不如一切携手奔向共产主义了。

在人类食物中,淀粉、脂肪和蛋白质,被认为是人类赖以生存的三大营养物质。其中淀粉提供了人类最主要的能量来源,约占一个人一日所需热量的65%。

在玉米中,淀粉含量约73%,小麦中淀粉的含量约为60%至70%,而大米中的含量高达70%至80%。它们是通过叶子的光合作用合成的,原料是二氧化碳和水。

但是植物的光合作用转化效率太低,实际生产中通常仅有1%,最大可达2%,而且植物的生长周期很长,严重制约了农业生产。


中科院天津工业生物所的这项成果牛在哪里?牛在摆脱了植物的光合作用,摆脱了细胞系统,采用纯工业搭建的反应平台实现了快速的淀粉合成。


最终通过核磁检测发现,该人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致,也就是两者没有区别。

这种技术,主要包括11步化学反应。先把二氧化碳加氢还原为甲醇,然后被酶转化为三碳和六碳糖单元,进而聚合为淀粉。其中的氢气,是通过光伏发电电解水而来的。

根据数据推算,这种人工合成方法,从太阳能到淀粉的能量效率是玉米的3.5倍,淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。

按照目前的技术参数推算,在能量供给充足的条件下,1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉年平均产量。

一旦这个实现了工业化批量生产,那么几乎可以认为是彻底摆脱粮食危机和耕地制约了,人类的发展进入了新纪元。

更重要的是,现在困扰我们的碳达峰和碳中和问题,会得以彻底解决。2020年9月,中国向世界庄重承诺,2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和。

什么叫碳达峰?就是二氧化碳的排放达到最大值,然后开始下降。这意味着中国要想实现经济增长,必须要寻找更多的清洁能源。

最近各地为什么史无前例的拉闸限电,归根结底就是电力缺口太大,电力供应严重无法满足电力需求。

为什么发电跟不上?很重要的原因就是受节能减排的制约,煤电发展受限,而水电、风电、太阳能又不给力,但国际订单非常多。

我们这边一边勒紧裤腰带节能减排,一边给发达国家生产物美价廉的商品,还要背负碳排放第一大国的恶名,出力还不讨好。

所以我们必须要产业升级,一方面发展新能源技术和碳捕捉技术,一方面要生产高附加值产品,逐渐淘汰落后高耗能、高排放的企业。

在这种背景下,人工合成淀粉技术就变得极为令人瞩目。之前人见人嫌的二氧化碳,搞不好彻底变废为宝,成为大家争抢的新型资源。

需要注意的是,这项技术仅仅是0→1的突破,只是在实验室实现了少量制取,只是原理性的突破,要想在实现工业化规模化生产,还有很长的路。

从蛋总的直觉来看,一项技术实现突破,如果接近工业化了可以量产了,团队是不会把成果发到《科学》杂志上的,而是会进入保密阶段,并偷偷申请专利。

工业化生产,首先就是成本的控制问题。光伏发电和电解水制氢已经可以工业化了,甚至二氧化碳加氢制取甲醇也已经工业化了,但成本依然没有优势。


目前的技术路线中,也提到了作为催化剂的生物酶,但这种酶是否可以批量生产,酶的稳定性如何,成本如何控制等问题,也都是工业化的难题。

还有,虽然该技术从太阳能到淀粉的能量效率是玉米的3.5倍,淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍,但效率依然不高,速度依然不快。

虽然这个技术离工业化还比较遥远,但必须认识到,人类科技的进步从来不是一蹴而就的,都是一步步跌跌撞撞、蹒跚前行,最终走向成熟。

当初的火车比马车还慢,富尔顿发明的世界第一艘轮船,在港口被风暴吹散架了,莱特兄弟发明的人类第一架飞机,只飞了36米,只在空中逗留了12秒。

但他们都是划时代的发明,最终都改变了人类的生活生产方式。中国科学家第一次人工合成了淀粉,也将是一项划时代的黑科技,从此西北风香了起来!

另一震惊世界的消息,孟晚舟或可能有条件归国,蛋总拼了老命明天也写一篇。



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