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新能源綠色電力消費新藍海出現。

9月23日，中國科學院召開新聞發布會宣布，該院天津工業生物技術研究所馬延和團隊在淀粉人工合成方面取得突破性進展，在國際上首次實現二氧化碳到淀粉的從頭合成。相關成果于9月24日在線發表在國際學術期刊《科學》上。 

這是人類歷史上偉大的突破。成果得到國內外相關領域專家的高度評價，認為是“典型的0到1原創性突破”，是“擴展并提升人工光合作用能力前沿研究領域的重大突破，是一項具有‘頂天立地’重大意義的科研成果”，其“不僅對未來的農業生產、特別是糧食生產具有革命性的影響，而且對全球生物制造產業的發展具有里程碑式的意義”，“將在下一代生物制造和農業生產中帶來變革性影響”。

那么新的顛覆性研究成果與綠電有何關系？

淀粉是“粥飯”中最主要的碳水化合物，是面粉、大米、玉米等糧食的主要成分，也是重要的工業原料。目前，淀粉主要由玉米等農作物通過自然光合作用固定二氧化碳生產，合成與積累涉及約60步代謝反應以及復雜的生理調控，理論能量轉化效率僅為2%左右。農作物種植通常需較長周期，并使用大量土地、淡水等資源和肥料、農藥等農業生產資料。

此項研究的偉大之處就在于“逆天而行”。在該研究中，天津工生所從頭設計出11步主反應的非自然二氧化碳固定與人工合成淀粉新途徑，在實驗室中首次實現從二氧化碳到淀粉分子的全合成。

從技術上看，研究團隊采用一種類似“搭積木”的方式，聯合中科院大連化學物理研究所，利用化學催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下還原成碳一（C1）化合物，然后通過設計構建碳一聚合新酶，依據化學聚糖反應原理將碳一化合物聚合成碳三（C3）化合物，最后通過生物途徑優化，將碳三化合物聚合成碳六（C6）化合物，再進一步合成直鏈和支鏈淀粉（Cn化合物）。

這一人工途徑的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，向設計自然、超越自然目標的實現邁進一大步，為創建新功能的生物系統提供了新科學基礎。

按照目前技術參數推算，在能量供給充足條件下，理論上1立方米大小的生物反應器年產淀粉量相當于5畝土地玉米種植的淀粉年平均產量（按我國玉米淀粉平均畝產量計算）。

相關成果使淀粉生產的傳統農業種植模式向工業車間生產模式轉變成為可能，并為二氧化碳原料合成復雜分子提供了新技術路線。如果未來該系統過程成本能夠降低至與農業種植相比具有經濟可行性，將可能節約90%以上的耕地和淡水資源，同時減少農藥、化肥等對環境的負面影響，提高人類糧食安全水平，促進碳中和的生物經濟發展，推動形成可持續的生物基社會。

在這一成果公布之前，熟悉能源行業的人都知道，二氧化碳和氫能主要來自能源領域。其中新能源電解水制取氫氣是未來風電、光伏等新能源綠電最重要的應用場景之一。二氧化碳是氣候變暖最主要因素，是碳中和的革命對象。化石能源企業如果想做到碳中和必須捕捉其排放出的二氧化碳。

目前化石能源企業在進行碳捕捉的成本中需要考慮封存成本，按照生態環境部環境規劃院研究，預計到2025年碳封存成本依然高達50-60元/噸，這相當于當前的中國碳交易價格。如果未來捕集到的高濃度二氧化碳可以大規模用于制取淀粉，將是一個雙贏的格局。

2025-2060年CCUS各環節技術成本

來源：生態環境部環境規劃院《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）――中國CCUS路徑研究》

二氧化碳捕集、封存與利用（CCUS）技術一直是全球重點研究方向，只是一直以來成本較為高昂，其中就包括較為高昂的封存成本。在原先CCUS的應用場景中，通過二氧化碳、氫能等原料制取各種綠色化工原料，其前景已經得到廣泛認可。但是將二氧化碳、氫能直接轉換成替代糧食的淀粉還是第一次。

而且在原先所有關于未來電力需求預測中并未考慮到這一全新應用。這也意味著，利用綠電+氫能+二氧化碳制取淀粉將為綠電消費開辟一個全新的應用藍海。

不過這一成果到真正大規模應用尚需較長時日。中科院副院長、黨組成員周琪表示，該成果目前尚處于實驗室階段，離實際應用還有相當長的距離，后續還需要盡快實現從“0到1”的概念突破到“1到10”和“10到100”的轉換，最終真正成為解決人類發展面臨重大問題和需求的有效手段和工具。

盡管如此，這依然是一個值得期待的全新領域。

文：瓦叔  來源：能見微信號（圖片來源網絡 侵刪）