说起科幻片里用空气造食物的场景，很多人都觉得那是天方夜谭。但就在最近，中国科学家真的让这个梦想向现实又迈进了一大步。
中国科学院天津工业生物技术研究所刚完成了二氧化碳人工合成淀粉的最新测试，淀粉产量比2021年首次公布成果时提高了10倍以上，这标志着这项曾轰动全球的技术正在加速向工业化生产靠近。领导这项研究的蔡韬教授对媒体坦言："从零到一很难，降低成本也很难，最终实现工业应用就更难了。"五年磨一剑，这个团队正在用实际行动证明，人类或许真的可以摆脱对土地和水资源的依赖，在车间里"造"出淀粉来。
从实验室到工业化的艰难跨越
回到2021年9月，当天津工生所在顶级学术期刊《科学》上发表论文，宣布实现了世界上第一个借助酶从二氧化碳合成淀粉的方法时，整个科学界都为之震惊。那时候，这个实验室方法已经能让淀粉的合成速度达到玉米等农作物自然合成速度的8.5倍。更厉害的是，他们把植物光合作用中需要的60多步反应简化到只有11步主反应，从31个不同物种中挖掘出最合适的生物酶催化剂来完成这项工作。
但是科学成果要转化为实际应用并不容易。从克级的实验室样品到吨级的中试装置，再到未来可能的大规模工业生产，每一步都充满挑战，特别是成本问题一直卡着这项技术的脖子。当时，人工合成淀粉的成本高达1.8万元/吨，几乎是玉米淀粉价格的3倍，这让很多人对其商业化前景持怀疑态度。
五年过去了，天津工生所的科研团队一直在默默攻关。他们针对成本高昂的酶制剂展开攻坚，致力于实现酶制剂国产化，目标是把成本从数千元一公斤降至100元左右。同时还在探索利用"绿氢"替代传统氢气来源，计划与光伏企业合作，让整个生产过程更加绿色环保。这些努力终于有了回报，最新一轮测试显示，淀粉产量已经提升到2021年的10倍以上。
工业化淀粉生产的革命前夜？
淀粉不仅是人类粮食的主要成分，更是一个规模庞大的工业原材料市场。目前全球淀粉产业主要依赖玉米等农作物通过光合作用生产，这意味着需要占用大量耕地和淡水资源，同时还要施加农药、化肥，对环境造成不小的负担，专家估算，如果人工合成淀粉的成本能够降低到与农业种植相当的水平，将可能节约90%以上的耕地和淡水资源。
按照目前的技术参数推算，在能量供给充足的情况下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩玉米地的淀粉年平均产量。这个数字听起来或许还不够惊人，但如果大规模工业化生产，意味着不再需要大片土地、不用担心天气变化影响收成，甚至可以建在城市附近大幅减少运输成本。
更值得关注的是这项技术对碳中和目标的贡献。二氧化碳本来是个让各国头疼的温室气体，现在却能变成有价值的产品原料，这为碳捕集利用与封存技术开辟了新方向。在"双碳"目标的大背景下，这项技术的战略意义不言而喻。
目前，天津工生所已经建立了吨级中试装置并正在进行测试，按照研究团队的说法，这项技术已经在理论、技术和工程层面都取得了实质性突破。与实验室阶段相比，中试装置需要面对更复杂的工程问题，比如如何保证反应的稳定性，如何实现连续生产，如何进一步降低成本等等、这些问题的解决都需要时间和大量的试验。
蔡韬研究员用了一个形象的比喻来描述他们的工作："人工合成淀粉的新反应途径相当于汽车发动机，酵母细胞相当于汽车底盘。"也就是说，这项技术不仅可以用来生产淀粉，还可以为未来的"细胞工厂"打开一扇窗，应用于更多复杂分子的合成。
从2021年的原创性突破到2026年产量提升10倍以上，天津工生所的科研团队用实际行动诠释了什么叫"十年磨一剑"，虽然距离真正的工业化应用可能还有一段路要走，但这项技术已经让人类看到了摆脱农业种植限制、在工厂车间里生产淀粉的可能性。当有一天人工合成淀粉的成本能够与玉米淀粉竞争时，或许我们真的能见证一场粮食生产方式的革命。到那时，"凭空"造粮食就不再是科幻，而是人类应对粮食安全挑战的又一张王牌。
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