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2024年03月19日

“空气变馒头”

马延和团队二氧化碳合成淀粉项目进入工程测试阶段

全国两会闭幕后,马延和(前排右)步出人民大会堂。 (CFP 供图)

科学家用空气中的二氧化碳“变魔术”了。全国两会闭幕后,全国人大代表马延和返回工作岗位,投身二氧化碳合成淀粉的实验项目,该项目是通过人工合成的手段,将空气中的二氧化碳转化为淀粉,网友称之为“空气变馒头”。□央视

0到1的突破 他们用了十年

3年前,马延和带领团队成功实现二氧化碳合成淀粉的消息一经公布,引发广泛关注。如今,项目已经进入工程测试阶段,向产业化又迈进了一大步。

“农业工业化的这条路线能够成功,我们可能主粮、主要的作物就不用种了。”马延和告诉记者,所谓农业工业化,就是把农田种植的模式变成车间制造,把农田种植的玉米、大豆,在啤酒罐里面合成出来。在马延和设想的车间制造中,二氧化碳成为原料,不但可以转化成淀粉,还可以转化成蛋白质、糖类。

这份淀粉样品代表的是科学上从0到1的一次突破,从二氧化碳到淀粉,首次全人工合成。在这之前,淀粉的真正制造者是绿色植物,也只有绿色植物的光合作用才能把二氧化碳和水合成为淀粉,人类离不开的碳水是对植物进行加工才得到的。为了这项突破,马延和带领团队努力了近十年时间。

“空气变馒头”会给我们带来什么样的颠覆性改变?据马延和介绍,最直接的影响就是节约大量的土地耕地,生产效率能够提升90%,或者是能节约土地、淡水90%以上,不需要农药化肥,减轻农业的压力。由于它对二氧化碳的消纳非常巨大,也将成为消纳二氧化碳的一个非常可靠的渠道。

淡淡的蓝色 科研人员等了三年半

中国科学院天津工业生物技术研究所成立于2012年,马延和参与筹建并担任第一任所长。二氧化碳合成淀粉是他上任后,举全所之力推动的重大项目。

植物制造淀粉是通过一系列生化反应实现的,以玉米为例,它的过程涉及60多步代谢反应,太阳能的利用效率不足2%。人工合成淀粉的目的是提高效率,马延和与团队所做的事情,是寻找步骤最少、效率最高的路径,在实验室内将二氧化碳合成为淀粉。

“淀粉分子的合成每一步反应都能发生,但是把这些反应放在一起,它就没有反应,没有物质产生,到底问题出在哪里,就要一个一个去排除,这种排列组合就很多。”马延和说道,反复实验、反复失败的过程持续了三年多时间,研究所可支配的经费是有限的,随着实验项目战线的拉长,资金压力越来越大。

双重压力之下,马延和的办法是,用所内其他项目挣来的钱支撑这一看不到终点的跋涉。

每次反应完了之后,实验人员都要检测到底有没有淀粉。加一点碘进去,它如果变蓝就说明它有淀粉。2018年盛夏的一天,实验人员照常将碘加入试管,让人惊喜的是,试管中第一次出现了淡淡的蓝色。这个颜色,实验人员等了三年半。

实验人员随后提取出二氧化碳合成的淀粉样品,至此,实验项目已经实现重大突破。

一代一代地做下去 “功成不必在我”

虽然最初实现了二氧化碳合成淀粉技术从0到1的突破,但因其转化成本极其高昂,远远达不到产业化的要求。

2018年之后,马延和带领团队继续坚持默默无闻地研究,不断优化路径,不断重复实验,并借助先进的技术手段,来降低二氧化碳合成淀粉的转化成本。

去年底,因任期结束,马延和从研究所所长的位置上退了下来,但他并没有停歇,搭建新的科研平台,推动技术迭代升级,他变得更加忙碌。

“这条路还很长,还得需要几年时间。”马延和告诉记者,未来如果它能够进行科技转化了,马延和希望自己能扮演一个启蒙者或者启动者的角色,让一代一代人就这么做下去,“功成不必在我”。

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