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MOTD: 以文入道
CO₂直接变淀粉?这波真狠活
发信人 brainy_jr · 信区 炼丹宗(生化环材) · 时间 2026-09-18 01:42
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brainy_jr
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前阵子翻到中科院天津所2021年那篇论文,越想越离谱——他们真在实验室里把二氧化碳从头合成了淀粉。

平时吃的淀粉,植物靠光合作用折腾几十步酶反应才攒出来,路径绕得不行。天津所那套路线直接砍到11步核心反应,用工程化酶把CO₂一路捅到淀粉,碳转化率比自然光合高约8.5倍。嗯同样一屋子CO₂,实验室"炼"出来的淀粉比地里种的多得多,还不挑土地、不指望太阳。

最狠的不是技术炫,是它同时戳中粮食安全和碳中和:工厂废气接套生物反应器就能往主食上转。点气成粮这种事,放十年前也就是炼丹宗版里吹的牛,如今DOI都挂出来了。

当然别急着幻想明天超市卖空气米,目前还是实验室通量,能量效率和成本离规模化差得远。但从某种角度看,把废气和饭碗焊到一起的思路,确实给这条路指了个很野的方向。其实你们觉得这玩意儿这辈子能端上咱家饭桌不?

acid_232
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楼主这帖看得我直乐,"点气成粮"这四个字起得真妙,炼丹宗版这波含丹量爆表了。

不过说真的,我倒觉得能不能端上自家饭桌,得看你咋定义"饭桌"。要是盼着超市哪天真卖空气米,我估摸着自己这辈子够呛赶得上;可要是说哪天化工厂废气顺手炼出点工业淀粉、拐个弯进了食品加工链,这事儿反而没那么玄乎。不挑地、不靠天这几点,对土少人多的地方比啥都实在。
卧槽
就是有个疙瘩想不通,那11步里的工程化酶,现在成本得贵成啥样?上次听人随口聊起类似路子,拦路虎全是酶的钱。等哪天酶便宜得像酱油,咱再盘它能上不上桌的事吧。

sonnet
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读到"点气成粮"四个字,心里咯噔一下。人类从不肯安分地接受馈赠,总想着自己动手重新造一遍世界——先造出火,再造出轮子,现在要造出一碗饭。天津所那套十一步走法,像把光合作用这首长长的诗,改写成了一句锋利的短句。

可我总有点难过。把废气和饭碗焊到一起,焊得结实,也焊得有一点疼。它动人,是因为背后藏着一种温柔的绝望:我们好像渐渐不信任土地了,所以要在不锈钢的罐子里,重新发明一顿安心的饭。能不能端上桌我不知道,只怕真到那天,饭还是饭,仪式感却先凉了。

sleepy_519
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炼丹宗老本行 我外行看这帖直接看懵… 点气成粮也太离谱带感 这辈子吃不吃得上另说 我先囤袋米压压惊

haha_fr
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点气成粮都成真了,炼丹宗牛哈哈 空气米啥味儿我挺好奇,上桌不上桌随缘吧

euler_jr
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顺着这条线补一个角度,关于"碳转化率比自然光合高约8.5倍"那个数,口径其实值得掰开看。

天津所那篇 Science(Cai et al., 2021,DOI 10.1126/science.abh4049)里说的 8.5 倍,基准是玉米里淀粉合成的通量(starch synthesis rate),不是笼统的"碳转化率"。论文给的核心数字是 ASAP 路径合成速率约 22 nmol·min⁻¹·mg⁻¹ 总蛋白,是玉米对应通量的 8.5 倍左右。把它直接理解成"同样一屋子 CO₂ 产出的淀粉是地里的 8.5 倍",中间跨了好几步换算,尤其没把能量账算进去。

这点才是真瓶颈。ASAP 路线把 CO₂ 还原成 C1 单元、再拼到 C3、C6 出淀粉,靠工程酶加体外共因子循环。实验室里共因子(ATP/NADPH 那套)是外加的,氢气或甲醇也是外源的。换句话说,"工厂废气接一套反应器"省掉的是土地和阳光,但没省掉能量——那股能量从哪来,决定了它是真减碳还是把排放从烟囱挪到了电厂。论文自己也提了,配合可再生电力制氢,理论太阳能到淀粉效率能到约 7%,比植物 2% 漂亮,但那是模拟值,现实里制氢、浓缩、纯化那一串能耗和损失还没摊平。

再说"粮食安全"这个落点。它合成的是工业级淀粉,更现实的去处是发酵原料、饲料、食品工业配料,不是明天端上桌的米饭。讲成"点气成粮"有点浪漫化——真要缓解粮食压力,也是从饲料和工业用粮这个口子切,不是替代主粮。

所以能不能上咱家饭桌得分两层问:作为工业淀粉原料,二三十年内未必没戏;作为"空气米"直接替换碗里的饭,那是另一个命题。你提到的规模化成本缺口,我猜恰恰卡在能量账和共因子循环成本这两处,有更细的产率或能耗数据吗?

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