二氧化碳“变”淀粉：实现从0到1，还要从1到10 | 科技自立自强
2021年9月24日
“科学家实现利用二氧化碳合成淀粉”的消息刷屏
这项登上《科学》杂志的成果
由中国科学院天津工业生物研究所完成
（以下简称天津工生所）
它预示着
在解决人类发展面临的粮食问题上
我国科学家又迈出了关键一步
如今，该成果从实验室走向了生产线
建成的吨级中试装置正在进行测试
2014年
天津工生所创始所长马延和脑洞大开：
能不能模仿植物
直接利用空气中的二氧化碳来合成所需物质？
这可谓是“凭空制造、随心所欲”
经过仔细论证
大家觉得合成细胞太过困难
但在胞外利用二氧化碳合成淀粉或许可以试试
2015年1月
还在国外访学的副研究员蔡韬接到马延和电话后
惊讶又兴奋
“凭空制造，这可能吗？”
前期的调研结果不容乐观
领域内知名专家纷纷摇头
“植物的光合作用已存在十几亿年
至今还未完全弄清楚系统机制
你们能从头合成？”
但马延和想
“植物能做的事，我们怎么就不能？”
说干就干！
2016年，“二氧化碳的人工生物转化”
成为中国科学院重点部署项目
“二氧化碳合成淀粉”研究开启前期探索
科研人员开发出全新的算法
在二氧化碳到淀粉之间的6568个生化反应中
计算出一条只有9步主反应的最短合成途径
可这只是理论上的合成路径
现实中能走通吗？
开始进行实验后
困难超出了大家的想象
其中最突出的是酶的问题
前两年多的时间里
科研人员都在与酶“斗智斗勇”
依照计算出来的路径
许多酶的组合在现实中从未出现过
他们只能对已有的酶进行定向改造
或是从头设计新的酶
后来
团队实现了碳一化合物到淀粉的合成
却又卡在了从二氧化碳到碳一化合物的转化中
转化得到的甲醛量不足
无法支撑后续反应
眼看为期3年的项目就要结题
整个科研团队的压力都达到了最大值
蔡韬已经记不清
与马延和、游淳等人讨论了多少次
在不断的讨论中
蔡韬逐渐找到思路：
利用甲醇中“氢燃烧”产生的能量
驱动产生甲醛的反应
解决其中的热力学匹配问题
2018年7月24日
蔡韬收到技术员发来的照片：
一个试剂管中碘溶液呈淡蓝紫色
他立即一路小跑赶到实验室
抑制不住地喊道
“太好了！制造路径终于全线打通了！”
至此
二氧化碳合成淀粉终于实现了“从0到1”
此后，项目组又陆续做出了2.0、3.0版本
将淀粉合成产量提高至1.6克/升
其合成速率明显超过玉米
接下来，敢不敢做产业化？
万一失败怎么办？
在马延和看来
“产业化是最初的理想、也是最终的目标
我们走到一半不走了，怎么甘心？”
经过深思熟虑，大家下定决心：
做！
2022年底
工程化测试平台建成
百升级、吨级中试装置启动测试
这意味着
二氧化碳合成淀粉走出实验室、来到了生产线
团队正式开始朝“从1到10”的目标迈进
未来
他们要把人工合成淀粉的成本降下来
甚至降到比农业种植更低
前方的路还很长
但科研团队坚信
路虽远，行则将至
事虽难，做则可成！
阅读全文请见