中科院成功以二氧化碳人工合成澱粉

被視為廢氣的二氧化碳可以變成糧食澱粉？中國一批年輕的科學家解決了這個貌似天方夜譚的問題。據新華社、中新社等官方媒體報道，中國科學院天津工業生物技術研究所的科研人員，取得重大顛覆性、原創性突破 — 全球首次在實驗室實現二氧化碳到澱粉的從頭合成。

如果這一實驗能成功工業化，將對解決糧食危機、氣候變遷等環境問題帶來重大影響。著名國際學術期刊《科學》昨日發表了中國科學家的相關論文。

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中科院天津工業生物所介紹說，澱粉是糧食最主要的成分，同時也是重要的工業原料。目前，澱粉主要由玉米等農作物通過自然光合作用固定二氧化碳生產。農作物的種植通常需要較長周期，需要使用大量土地、淡水等資源以及肥料、農藥等農業生產資料。糧食危機、氣候變化是人類面臨的重大挑戰，二氧化碳轉化利用是當今世界科技創新的戰略方向，設計人工生物系統固定二氧化碳合成澱粉，是影響世界的重大顛覆性技術。

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據報道，天津工業生物所六年前組織一批三十歲左右的年輕科學家，開始人工合成澱粉項目研發。他們採用一種類似「搭積木」的方式，利用化學催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下，還原成碳一（C1）化合物，然後通過設計構建碳一聚合新酶，依據化學聚糖反應原理將碳一化合物聚合成碳三（C3）化合物，最後通過生物途徑優化，將碳三化合物又聚合成碳六（C6）化合物，再進一步合成直鏈和支鏈澱粉（Cn化合物）。

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論文的作者、天津工生所所長馬延和表示，希望在未來五至十年內，建立起工業示範，以工業尾氣為原料，利用光伏等可再生電源分解水提供氫氣，在化學反應器中進行二氧化碳高效還原，在生物反應裝置中合成澱粉。「如果人工合成澱粉示範，可以達到理論能力轉換效率的八成，從電到澱粉合成的能量轉化效率可達百分之四十一點六，那麼十度電大約可以合成一公斤澱粉」。

據稱，如果未來二氧化碳人工合成澱粉的系統過程成本能夠降低到與農業種植相比具有經濟可行性，將會節約百分之九十以上的耕地和淡水資源，避免農藥、化肥等對環境的負面影響，推動形成可持續的生物基社會，提高人類糧食安全水平。同時，為推進「碳達峰」和「碳中和」目標實現的技術路線提供一種新思路。

中科院研究員展示，人工合成澱粉樣本。

據央視及內地媒體報道，中國科學院高能物理研究所科研人員通過位於四川稻城的高海拔宇宙線觀測站對宇宙中一次伽馬射線暴 （Gamma Ray Burst）進行了完整監測，這是人類首次完整記錄到這一高能爆發現象的全過程。相關研究成果北京時間6月9日在國際學術期刊《科學》（Science）在線發表。

位於四川稻城的高海拔宇宙射線觀察站。

位於四川稻城的高海拔宇宙射線觀測站。

伽馬射線暴是人類已知宇宙中最強的爆發現象，理論上是巨大恆星在燃料耗盡時塌縮爆炸或者兩顆鄰近的緻密星體合並而產生的。這次由高海拔宇宙線觀測站捕捉到的伽馬射線暴抵達地球的時間是2022年10月9日21時20分。該觀測站精確探測到了伽馬射線暴高能光子爆發的完整過程，並記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強和衰減的整個階段，這在國際上尚屬首次。經過半年左右對該伽馬射線暴數據的分析，科研人員發現它有一個非常快速的起爆過程，並且其衰減的過程也是非常迅速。

伽馬射線抵達高海拔觀測站瞬間模擬圖。

伽馬射線暴模擬圖。

中國科學院高能物理研究所曹臻研究員介紹，他們發現這個光線達到某一個點的時候突然就減弱了，這是人類第一次發現了這個現象。科研人員根據它爆炸出來那一點，連起來一看這個方向並得出結論，從爆炸里發出了就像針尖一樣的一個光束，而且極其明亮。這束光線產生自20多億年前，一顆比太陽重20多倍的大質量恆星燃燒完引發的巨大爆炸火球，火球與星際物質碰撞產生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子在茫茫宇宙中穿行了20多億年，正好抵達高海拔宇宙線觀測站的視場範圍內。

憑借觀測站內水切倫科夫探測器陣列強大的性能，科研人員在20多分鐘內記錄到了超過6萬個光子的數據。而國外相同能區的觀測裝置目前還沒有實現完整記錄伽馬射線暴全過程。

中國科研人員監測到伽馬射線暴全過程。 網上圖片

中國科學院高能物理研究所科研人員對宇宙中一次伽馬射線暴進行了完整監測。