[問卦] 中國開發出二氧化碳合成澱粉了?

時間 2021/09/24 13:49:56

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推噓 75 ( 86推 11噓 58→ )

討論串 4

論文連結 Science:DOI：10.1126/science.abh4049 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）、天然澱粉合成途徑長（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，充分發揮化學催化速度快與生物催化可合成覆雜化合物的優勢，從頭設計和構建了從二氧化碳到澱粉合成只有11步反應的人工途徑(Artificial Starch Anabolic Pathway, ASAP)，在實驗室中首次實現了從二氧化碳到澱粉的全合成。受天然光合作用的啟發，科研人員在太陽能分解水制綠氫的技術上，進一步開發了高效的化學催化劑，把二氧化碳還原成甲醇等更容易溶於水的一碳化合物（也就是C1），完成了光能——電能——化學能的轉化，該過程的能量轉化效率超過10%，遠超光合作用的能量利用效率（2%），也為後續進一步採用生物催化合成澱粉奠定了理論基礎。科研人員在解決了熱力學不匹配、動力學陷阱等問題後，對各模塊進行不斷地測試、組裝與調整，最終成功創建了1.0版途徑，實現了人工澱粉的實驗室合成，該途徑包含了來自動物、植物、微生物等31不同物種的62個生物酶催化劑。在此基礎上，科研人員採用蛋白質工程改造手段，對1.0版途徑中的三個關鍵限速步驟進行了改造，解決了途徑中的限速酶活性低、輔因子抑制、ATP競爭等難題，得到2.0版途徑。在2.0版途徑中，生物酶催化劑的用量減少了近一倍，澱粉的產率提高了13倍。進一步地，與二氧化碳通過化學法還原生成甲醇的反應偶聯，構建出包括一個化學反應單元和一個多酶反應單元的3.0版本，通過反應時空分離優化，解決了途徑中的底物競爭、產物抑制、中間產物毒性等問題，建立了生化級聯反應系統，澱粉的產率又提高了10倍，並可實現直鏈澱粉與支鏈澱粉的可控合成。可以說，該人工系統將植物澱粉合成的羧化-還原-重排-聚合以及需要組織細胞間轉運的覆雜過程簡化為還原-轉化-聚合反應過程，目前，根據數據推算，使用人工合成方法，從太陽能到澱粉的能量效率是玉米的3.5倍，澱粉合成速率是玉米澱粉合成速率的8.5倍。按照目前的技術參數推算，在能量供給充足的條件下，立方米大小的生物反應器年產澱粉量相當於5畝土地玉米種植的澱粉年平均產量，這一成果使澱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。工業車間制造澱粉一旦成功，與農業種植相比，將有機會節省超過90%的土地和淡水資源，而且可以消除化肥和農藥對環境的負面影響，這對提高人類糧食安全水平，促進碳中和的生物經濟發展具有十分重大的意義。論文都上Science了這些說法應該不會是唬爛的有沒有化工高手出來說明一下感覺這影響非常巨大 --

※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.38.167.127 (臺灣) ※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1632462599.A.314.html ※ 編輯: koei5566 (114.38.167.127 臺灣), 09/24/2021 13:51:11

1^F→ StylishTrade: 畝產萬斤??????????????? 111.249.158.63 09/24 13:50

2^F推 fu558899123: 摁摁跟我想的一樣 223.141.91.43 09/24 13:51

3^F推 soarling: 有點強呀幹114.137.188.209 09/24 13:51

4^F→ bathilda: 花多少能源啊，難道能打破熱力學定律 112.78.86.85 09/24 13:51

5^F→ StylishTrade: 要人口爆炸惹 111.249.158.63 09/24 13:51

6^F→ yoyodiy: 我淡大中文的是看得懂逆可以說白話文嗎 114.26.205.206 09/24 13:52

7^F推 guhong: 糧食危機有解了 1.200.34.6 09/24 13:52

8^F→ StylishTrade: 植物長太慢而且要很多水 111.249.158.63 09/24 13:53

9^F→ StylishTrade: 這個又快又省水 111.249.158.63 09/24 13:53

10^F推 chrisjohn214: 肥料用了金坷垃 114.46.210.132 09/24 13:53

11^F→ hfptt: 台巴子看不懂吧，對牛彈琴 113.57.179.112 09/24 13:53

12^F→ StylishTrade: 農夫要失業了 111.249.158.63 09/24 13:53

13^F→ jojomaan: 直接拉到新疆內蒙用太陽能發電做就好 1.169.163.1 09/24 13:54

14^F→ eva19452002: 植物只能利用到0.04%的二氧化碳而已? 140.127.10.16 09/24 13:54

15^F推 v21638245: 超越金坷拉了，終於不用看美國臉色 101.12.56.239 09/24 13:54

16^F推 shadowpower: 化工澱粉，有提升到食安？ 218.164.162.59 09/24 13:54

17^F推 ms0286415: 是空氣中的二氧化碳比例只有0.04% 140.112.69.220 09/24 13:55

18^F推 gamesame7711: 人工植物出現 1.174.81.83 09/24 13:55

19^F→ Yadsmood: 一袋能頂兩袋撒 126.187.73.31 09/24 13:55

20^F推 ARPG: 去火星不用種馬鈴薯了！！！ 42.72.243.237 09/24 13:55

21^F推 lwei781: 太空軍 1.200.15.135 09/24 13:56

22^F推 s861175: 一定有加金坷垃 61.220.36.66 09/24 13:56

23^F推 nosay: 簡單來說，就是組合澱粉...只是用二氧化碳 1.200.154.9 09/24 13:57

24^F推 b00668880: 太好了，農地通通拿來蓋樓炒房 42.77.37.4 09/24 13:58

25^F→ b00668880: 以後我們都吃合成食品就好了 42.77.37.4 09/24 13:58

26^F推 momowawa1981: 這得看成本吧 101.12.58.238 09/24 13:59

27^F噓 fuxyou: 量產再說支那唬爛的事太多了 111.83.165.255 09/24 13:59

28^F推 BIGETC: 韭菜田種植效率up 111.71.60.185 09/24 13:59

29^F推 gugugaga: 空氣酒要誕生了嗎 220.134.104.92 09/24 13:59

30^F推 K0RVER: 用了金珂拉小麥畝產2萬8 223.138.251.53 09/24 14:01

31^F推 ls4860: 多拉A夢以前就畫過合成食物現在這樣也敢 112.78.71.99 09/24 14:01

32^F→ ls4860: 發表 112.78.71.99 09/24 14:01

33^F推 KJC1004: 一次解決碳足跡和糧食問題？有點強欸 125.228.53.36 09/24 14:01

34^F推 bcyeh: +9島表示：會爆炸 49.217.5.150 09/24 14:01

35^F推 ter2788: 投入產出比沒講 223.139.92.217 09/24 14:02

36^F推 AsunaBus: 嗯嗯這我5年前就想到了 49.216.55.252 09/24 14:03

37^F→ KJC1004: 不過成本和耗時應該也要考慮 125.228.53.36 09/24 14:03

38^F推 iKelly: 食物可以供應500億人了嗎？223.138.153.156 09/24 14:04

39^F推 soulivee: 這種沒礦物質的垃圾澱粉是垃圾中的垃圾 61.231.195.127 09/24 14:04

40^F推 yoshilin: 諾貝爾獎吧 101.136.78.251 09/24 14:04

41^F推 your135: 看起來可行，問題就是耗能成本 140.112.52.73 09/24 14:05

42^F推 leo1217000: 超英趕美 61.216.95.31 09/24 14:05

43^F推 good5755: 成本沒算進去吧而且多出來土地要幹嘛 220.138.50.235 09/24 14:05

44^F→ good5755: 拿來蓋房子炒房嗎 220.138.50.235 09/24 14:06

45^F推 ApAzusa126: 啊不就高產蕃薯 110.28.37.225 09/24 14:06

46^F推 mo42: 熱力學應該是合理可行動力學就要看催化劑 42.77.1.221 09/24 14:06

47^F→ mo42: 如果催化劑又貴又不能再生也沒用 42.77.1.221 09/24 14:06

48^F推 sunnyyoung: 再開發固氮合成蛋白質技術吧 49.216.58.55 09/24 14:06

49^F噓 MADAOTW: 你給我1000億我還能讓CO2變鑽石 114.136.77.95 09/24 14:09

50^F推 jhjhs33504: 良率跟成本沒說明 220.135.175.72 09/24 14:09

51^F→ mcucte: 化學澱粉，沒有說副產品有哪些，除了消耗114.137.201.160 09/24 14:10

52^F→ mcucte: 二氧化碳又吃那些原料，觸媒取得的難易度114.137.201.160 09/24 14:10

53^F→ turbomons: 問題是製程中的碳排有多少 223.136.33.13 09/24 14:11

54^F→ KernelChen: 神欸122.116.128.166 09/24 14:12

55^F推 ccucwc: 金克拉？！ 152.165.18.237 09/24 14:13

56^F推 kastyshing: 厲害了，黨打算叫韭菜們吃空氣 42.77.215.28 09/24 14:15

57^F→ s203abc: 有點看不懂第一個是利用生物催化，第二180.176.176.191 09/24 14:15

58^F→ s203abc: 個是轉化澱粉技術都利用到Co2180.176.176.191 09/24 14:15

59^F推 kastyshing: 韭菜們真的要開始進行光合/呼吸作用了 42.77.215.28 09/24 14:16

60^F推 snow0214: 韭菜進化土不用吃，改吃二氧化碳 180.217.200.42 09/24 14:18

61^F推 sourbait: 又可以養一匹韭菜了 114.137.79.50 09/24 14:20

62^F推 EeePC901: 肥宅呼吸都會胖是真的 49.216.83.202 09/24 14:20

63^F推 cannedtuna: 是真的就諾貝爾獎了 1.168.248.70 09/24 14:22

64^F推 YeaPa: 不就植物葉綠體在做的事，把不必要的東西省 123.192.85.57 09/24 14:25

65^F噓 chameleon: 以後不用向外國買糧食了澱粉自給自足 101.9.37.183 09/24 14:25

66^F→ YeaPa: 略就提高效能了 123.192.85.57 09/24 14:25

67^F推 chigo520: 以後火力電廠兼賣麵包了麼？ 49.216.164.85 09/24 14:25

68^F噓 chameleon: 中國人配給合成澱粉+水不買奢侈品了 101.9.37.183 09/24 14:27

69^F→ cccict: 沒有寫反應濃度 114.24.243.135 09/24 14:28

70^F→ Irelia56: 熱力學不匹配跟動力學陷阱是啥？模擬？ 42.72.146.157 09/24 14:30

71^F推 JonnyJostar: 我知道金坷垃對吧 1.200.253.4 09/24 14:35

72^F推 Linyingsheng: 中國人吃空氣就飽 42.72.11.144 09/24 14:35

73^F→ oscarku: 看起來跟種水稻沒什麼差別。 114.136.239.51 09/24 14:36

74^F推 ISNAKEI: 生化的吧 42.77.233.13 09/24 14:36

75^F推 jimmy1688: 讓人人都有吃不完的澱粉變肥仔 101.9.139.172 09/24 14:38

76^F→ galleon2000: 實驗室可行不代表實用可行，再看看吧 59.124.2.4 09/24 14:39

77^F推 bathilda: 窮人吃拉基食物，富人吃有機，世界階級 112.78.86.85 09/24 14:43

78^F→ bathilda: 劃分更明顯 112.78.86.85 09/24 14:43

79^F推 sulaman: 同時解決糧食跟溫室效應問題 111.82.145.79 09/24 14:50

80^F→ Hazelburn: 實驗室做的出來和量產兩碼子事情 223.137.136.61 09/24 14:51

81^F→ alex00089: 怎麼收集沒講 203.69.232.114 09/24 14:52

82^F推 JASONGOAHEAD: 多拉a夢裡面用水和空氣作食物的機器 1.171.122.196 09/24 14:53

83^F→ JASONGOAHEAD: 要成真了? 1.171.122.196 09/24 14:54

84^F→ Dayton: 不就植物 39.8.2.125 09/24 14:55

85^F推 windalso: 二氧化碳大量下降氣候不暖化了？ 110.30.185.248 09/24 14:55

86^F推 PRME: 是不是美國·聖地亞戈，American Shengdiya111.241.133.151 09/24 14:56

87^F→ PRME: ge111.241.133.151 09/24 14:56

88^F推 s871413: 有點猛一次解決兩個問題 223.136.221.19 09/24 15:07

89^F推 adad48362: 如果是真的那人類以後可能不用擔心糧食 111.83.167.103 09/24 15:08

90^F→ adad48362: 問題了不過中國研究保持懷疑 111.83.167.103 09/24 15:08

91^F推 ahaha777: 能量供給充足下 180.217.137.97 09/24 15:10

92^F→ ahaha777: 這個反應不可能從大氣直接吸CO2啦要先 180.217.137.97 09/24 15:11

93^F→ ahaha777: 提高濃度 180.217.137.97 09/24 15:12

94^F噓 a2382307: 中國人以後靠空氣就可以活了，完全不用 111.71.214.72 09/24 15:17

95^F→ a2382307: 靠美帝小麥大豆惹，柯粉高潮 111.71.214.72 09/24 15:17

96^F推 rickieyang: 雲南生產大隊，種出1個500斤大的玉米! 36.234.120.155 09/24 15:18

97^F→ teiamatozero: 中國人要進化了 36.237.131.16 09/24 15:18

98^F推 WindSucker: 不就金坷拉 111.253.77.112 09/24 15:28

99^F噓 aitela: 支那人什麽騙錢的招式都有，別意外 114.44.76.207 09/24 15:38

100^F推 hiaries: 豪猛喔 112.78.65.142 09/24 15:40

101^F→ jjrdk: 不就金坷拉應用而已 101.9.111.86 09/24 15:42

102^F推 ETTom: 沒必要逢中必反吧這真的滿厲害的... 61.223.225.206 09/24 15:49

103^F→ ETTom: 商業化雖然不確定但移民火星也許用的到 61.223.225.206 09/24 15:50

104^F→ ETTom: 不過我猜人類應該還是喜歡吃天然的食物 61.223.225.206 09/24 15:51

105^F噓 IamCyuan: 沒有下一個扛200斤大麥十里不換肩的了 110.30.80.87 09/24 15:53

106^F→ ethan0419: 如果是真的又有經濟效益真的很猛 60.251.52.150 09/24 16:08

107^F推 be00148: 好像不錯耶 49.216.52.65 09/24 16:09

108^F噓 MMyDD: 人民大耀進 2.0 1.161.127.159 09/24 16:12

109^F推 Daz2005i: 哈哈220.130.168.193 09/24 16:16

110^F推 wcre: 撒金柯拉就好啊，成本應該低很多 42.73.237.24 09/24 16:21

111^F→ hfptt: 以後二氧化碳都不夠用了，還搞啥碳中和 113.57.179.112 09/24 16:25

112^F推 nelsonchu: 先推假裝看懂 60.248.167.177 09/24 16:30

113^F噓 a27588679: 呼吸就會胖是真的！ 180.177.33.135 09/24 16:30

114^F推 AbukumaKai: 被金蚵拉屌打 36.228.90.59 09/24 16:34

115^F推 tanchuchan: 火星殖民有機會了 49.216.42.72 09/24 16:36

116^F→ tbofgpab: 這道具我在哆啦a夢看過 223.136.35.100 09/24 16:37

117^F推 pooznn: 錢學森早就預言過惹!你們這些低智商的不懂 118.165.92.148 09/24 16:39

118^F推 cocogg: 假日我再來爬他論文看看 111.82.199.153 09/24 16:40

119^F推 mithuang: 中國永動機都不知道製造幾台了，這個算 114.40.152.38 09/24 16:40

120^F→ mithuang: 得了什麼 114.40.152.38 09/24 16:40

121^F→ cocogg: 先推個 111.82.199.153 09/24 16:40

122^F推 tikowm: 支那的東西反正看了就是先打三折再說113.161.144.152 09/24 16:40

123^F→ hsuvalen: 澱粉來源那麼便宜想商業化是瘋了吧 101.137.64.160 09/24 16:42

124^F→ yfguk6685: 有人工病毒也有人工澱粉 114.47.181.195 09/24 16:54

125^F推 XDDDpupu5566: 火星要缺乏大氣ㄌ嘻嘻 172.56.42.25 09/24 16:56

126^F噓 agoodjob: 塔綠班：中國那麼棒你還不快滾過去 116.89.129.130 09/24 16:57

127^F推 jokerjuju: 火星種田還沒實現就要被淘汰了嗎ww 111.82.207.79 09/24 17:04

128^F推 iamxup6: 如果能最佳化商用化或許能替糧食跟溫 118.170.36.128 09/24 17:04

129^F→ iamxup6: 室氣體議題提供一個可行的方案 118.170.36.128 09/24 17:04

130^F推 rainys: 中國有個很棒的形容詞圈錢 27.51.2.28 09/24 17:12

131^F→ MartinJu: 成本多少沒說XD 118.166.86.181 09/24 17:15

132^F→ justeit: 我是不相信中國有發明新東西的土壤 39.10.228.48 09/24 17:18

133^F推 hjo44: 全民吃營養棒食物變奢侈品科幻小說世界!! 60.251.239.251 09/24 17:20

134^F→ chigi: 不用吃拿來當燃料也比較好 220.137.242.71 09/24 17:27

135^F→ chigi: 重點在如果真的能用太陽能分解掉二氧化碳 220.137.242.71 09/24 17:27

136^F→ chigi: 又可量產，那真的很猛 220.137.242.71 09/24 17:28

137^F噓 qaz786397: 假的，估計隨便拿偏美國高中生專題翻譯 116.236.72.82 09/24 17:32

138^F→ qaz786397: 的 116.236.72.82 09/24 17:32

139^F推 herculus6502: 本肥表示欣慰 111.71.119.77 09/24 17:36

140^F推 fhsh115: 讚爆祖國文章又釣出好幾隻賤畜^^ 39.9.65.195 09/24 18:28

141^F推 jerrylin: 又一個新的詐騙出現惹 114.41.49.243 09/24 18:53

142^F→ tomato5566: 農業國要生氣了 49.216.46.245 09/24 18:55

143^F推 dogdream: 你把金珂拉放哪了？ 39.11.7.93 09/24 19:09

144^F推 appleball200: 屌是真的沒嗎？223.136.106.100 09/24 19:19

145^F推 hanmas: 聽起來超強 101.12.36.80 09/24 20:55

146^F推 morgan13: 麥來亂！別開發病毒害人就謝天謝地了！ 1.160.173.144 09/24 21:40

147^F推 bigtien6292: 中國太厲害了呼吸就能變麵條111.249.130.110 09/24 22:07

148^F→ bigtien6292: 簡直是耶穌111.249.130.110 09/24 22:08

149^F推 yeangigi: 打不到疫苗的韭菜，還是只能乖乖吃蟑螂 36.225.166.142 09/25 00:26

150^F→ yeangigi: 做的蛋白質磚啦 36.225.166.142 09/25 00:27

151^F推 raxjimmy: 成本勒但還是屌 101.10.16.182 09/25 02:52

152^F推 CSFV: 幹超屌媽的 140.120.99.151 09/25 12:48

153^F推 z101011: 順便解決溫室二氧化碳? 122.147.26.178 09/25 15:15

154^F推 ccmvic: 塔綠班氣哭 110.26.40.162 10/04 08:39

155^F推 op1984: 猛 211.75.76.69 10/04 15:17

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留言數	標題	作者	日期
155	>> [問卦] 中國開發出二氧化碳合成澱粉了?	koei5566	2021/09/24 13:49:56
15	Re: [問卦] 中國開發出二氧化碳合成澱粉了?	ayaseshinri	2021/09/24 16:06:53
12	Re: [問卦] 中國開發出二氧化碳合成澱粉了?	xapp	2021/09/24 16:28:46
4	Re: [問卦] 中國開發出二氧化碳合成澱粉了?	chengcti	2021/09/24 17:06:50