你能不能想象，有一天，我們所食用的米飯、饅頭、包子，都不用從地里長出來？我們?nèi)梭w需要的淀粉、糖，直接可以在車間里用空氣和水生產(chǎn)出來？
今天，中國的科學家打開了一扇門。
繼上世紀60年代在世界上首次完成人工合成結(jié)晶牛胰島素之后，中國科學家又在人工合成淀粉方面取得重大顛覆性、原創(chuàng)性突破——國際上首次在實驗室實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成。
大家不要睡了，醒一醒，好好思考一下，這有可能是人類文明史上的一大步！
當初人類學會利用陽光和植物種地，收獲各種“淀粉”的時候，人類便跳出了野蠻和蒙昧，創(chuàng)造出了輝煌燦爛數(shù)千年的農(nóng)業(yè)文明，今天，中國的科學家不需要土壤，不需要種子，靠著二氧化碳和電憑空創(chuàng)造出了淀粉......這預示著什么樣的未來？
讀修仙小說的朋友，應當熟悉以下設定：
修仙者靠消耗“靈石”生存，靈石就相當于人類的糧食，靈石都是天生的，天地靈氣匯聚沉淀的，需要開采，用來消耗修煉，普通修士天天為了這些爭得頭破血流，但是某大能橫空出世，虛空造物，徒手一捏，天地靈氣匯集，頂級靈石就出現(xiàn)了，要多少有多少。
二氧化碳人工合成淀粉，差不多就是圣人虛空造物的感覺。
人類的科技和工業(yè)，就是要“奪天地之造化”，“自然創(chuàng)造的東西，人類也能創(chuàng)造”。
因為，淀粉本身就是碳水化合物，自然界中二氧化碳到處都是，水也到處都是，但二氧化碳和水不能自己變成碳水化合物，變成淀粉，變成糖。
淀粉是光合作用產(chǎn)生的：6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2。
綠色植物在陽光照射下，將外界吸收來的二氧化碳和水分，在葉綠體內(nèi)，利用光能制造出以碳水化合物為主的有機物，并釋放出氧氣，光合作用首先產(chǎn)生葡萄糖，葡萄糖聚合成淀粉，淀粉被動物吃下，再次轉(zhuǎn)化成能量，這是能量的轉(zhuǎn)化過程……我們這顆星球上的一切生命，都來自于太陽光這種能量。
二氧化碳和水在植物光合作用下變成碳水化合物，碳水化合物在被動物吸收排泄后會變成二氧化碳和水……但這在自然界中是個比較長的過程。
太陽光照在你身上，只會讓你發(fā)燙，不能給你提供動力，但是太陽光照射玉米、紅薯、水稻一年半載，就能讓它們結(jié)出淀粉果實、塊莖，你把這些吃下去，你就有了可以驅(qū)動的能量……
二氧化碳對人體來說，沒有什么用，但把二氧化碳變成碳水化合物，那就是人體的能量。
學過中學物理的同學都知道“能量不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換”。
能量轉(zhuǎn)化的過程也是可逆的，但問題在于過程非常復雜、苛刻、損耗極大，你想要得到一種特殊的能量，就得付出想當多的能量，如果想要工業(yè)化產(chǎn)出，就必須做到高效、低損、少步驟、輸出能量大于輸入能量。
你得盡可能把流程簡單化，成本最小化，周期還得短。半年長出水稻，你一周就能合成淀粉，你就碾壓了六千年的農(nóng)耕文明。
人工合成淀粉整體設計思路是將熱電廠和水泥廠排放的高濃度二氧化碳分離出來作為原料。將低密度太陽能轉(zhuǎn)化為高密度電/氫能作為能源，形成簡單的碳氫化合物。然后設計出從碳氫化合物到淀粉的生物合成過程。生物合成過程大致是先做化學反應——利用高密度電/氫能將二氧化碳還原為碳一化合物。再做生物反應——將碳一化合物聚合為碳三化合物、碳六化合物（即葡萄糖） 直至長鏈淀粉分子。
針對植物只能利用空氣中低濃度二氧化碳（0.04%）、低能量密度的太陽能（10 w/m2）、生長周期長（3-4個月）、天然淀粉合成途徑長（大約60個步驟）、催化效率低（需要關鍵酶RuBisco）等關鍵問題，科研人員耦合化學催化與生物催化技術，充分發(fā)揮化學催化速度快與生物催化可合成復雜化合物的優(yōu)勢，從頭設計和構(gòu)建了從二氧化碳到淀粉合成只有11步反應的人工途徑(Artificial Starch Anabolic Pathway, ASAP)，在實驗室中首次實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的全合成。
在充足能量供給的條件下，按照目前技術參數(shù)推算，理論上1立方米大小的生物反應器年產(chǎn)淀粉量，相當于我國5畝土地玉米種植的平均年產(chǎn)量。
如果未來二氧化碳人工合成淀粉的系統(tǒng)過程成本能夠降低到與農(nóng)業(yè)種植相比具有經(jīng)濟可行性，將會節(jié)約90%以上的耕地和淡水資源，避免農(nóng)藥、化肥等對環(huán)境的負面影響，推動形成可持續(xù)的生物基社會，提高人類糧食安全水平。同時，最新研究成果實現(xiàn)在無細胞系統(tǒng)中用二氧化碳和電解產(chǎn)生的氫氣合成淀粉的化學-生物法聯(lián)合的人工淀粉合成途徑(ASAP)，為推進“碳達峰”和“碳中和”目標實現(xiàn)的技術路線提供一種新思路。
想象一下，有一天，不需要土壤，不需要植物，只靠二氧化碳和充足的電能，就能造出源源不斷的淀粉，且不說口味如何，這是所有生物體的生命之源啊，我們將徹底解決所有人和牲畜的吃飯問題。
當然，這個成果還只是實驗室條件下的成果，要實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)?；€需要很長的一段路要走，特別是“充足的電能”……（令人念念不忘的那個“托卡馬克煉丹爐”）。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的奧秘就在于工業(yè)化和規(guī)?；瑩碛鞋F(xiàn)代化的農(nóng)田水利、工業(yè)化肥、食品制造的國家，對那些傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文明，是降維打擊，你全家老小辛辛苦苦精耕細作幾年的成果，比不上人家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)一個季度的產(chǎn)量，你的糧食安全就會出問題，你的飯碗就端不穩(wěn)。
糧食安全，是國家安全的重要組成部分，把飯碗端穩(wěn)了，才不會受制于人。
當自然的一切產(chǎn)物都能在工業(yè)化流水線上批量生產(chǎn)的時候，那就是“物質(zhì)極大豐富” 。
