21年的 9 月,中国科学家利用酶催化人工合成淀粉。该技术遥遥领先,有望实现亩产万斤的夙愿。
人工合成淀粉反应过程。
人工合成淀粉的简化流程三四年过去了,的全球多个团队都在研究提高太阳能到氢能到淀粉通路的效率。中国的科学家在提高甲醇到淀粉的合成效率的迭代研究中,一直领先。
根据天津工业生物所 2022 年视频采访中表示,迭代了三代淀粉合成技术。3代技术的碳转化速率已经是自然界玉米淀粉成的8.5倍。
这里对中国合成淀粉的不断进步是值得肯定和祝贺的。
但是未来人工合成淀粉无法大面积替代农业生产。且不说淀粉的营养价值。
下面从能源总量来说一下为什么不能完全取代,人工合成淀粉极限市场份额在十分之几。
2023年全国粮食总产量13908.2亿斤,如果完全转化为甲醇来生产,我们不考虑中间能源损耗,至少要1万亿千克甲醇,每千克甲醇约5.4度电。单单生产甲醇我们需要约5.4万亿度电能。考虑中间物质和能源损耗,将粮食完全转化为人工合成淀粉需要至少再建设现有电网规模,约9万亿度电能发电,输配电和用电终端。
而度电要低于0.2元,才能实现淀粉售价跟合成能源成本相当。
当然,如果在外太空,月球和火星,人工合成淀粉的优势将凸显。
即便是只有十分之几的市场份额,未来地球上的人工合成淀粉产业仍将非常庞大。
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人工合成淀粉还节省土地;投入实际应用的话,一立方米大小的生物反应器中能够合成的淀粉量与五亩玉米相当。
植物通过光合作用把太阳能转换成电势能,进而驱动一系列生化反应把二氧化碳和水转化成含碳的能量载体和氧气,是碳基生物利用能源和碳物质的核心基础过程。但是自然光合作用中太阳能到化学能的转换效率太低,虽然理论值最高可以达到8%左右,但是实际上一般小于1%,因而消耗了大量的土地和水资源,难以满足人类社会面临的日益严峻的可持续发展挑战。
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