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中國科學團隊實現二氧化碳（CO2）人工合成為澱粉的Science期刊論文
文中提出聲稱比自然界植物光合作用更高效率的合成機制，但是並未探討從經濟成本角度看，實際投入能源/成本與現有粗放農業產出澱粉的比較。
畢竟後者擷取CO2與太陽能從經濟學角度看是近乎免費，前者效率必須相當高才有可能在成本上相對於後者有競爭優勢。
如果沒有成本優勢，我很好奇這項技術未來實際應用場景會是什麼。
（史萊姆博士提出的太空食物供給觀點可能性很高）
【国际重大颠覆性突破 中国科学家首次在实验室实现人工合成淀粉】二氧化碳能合成淀粉吗？对这个貌似天方夜谭的问题，中国科学家历时6年多科研攻关给出肯定和详细的答案。继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后，中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。
由中国科学院天津工业生物技术研究所(中科院天津工业生物所)主导完成的人工合成淀粉重大科技突破进展成果论文，北京时间9月24日凌晨在著名国际学术期刊《科学》上线发表，从而为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造“打开了一扇窗”。
这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，向设计自然、超越自然目标的实现迈进一大步，为创建新功能的生物系统提供新的科学基础，也将为未来从二氧化碳合成淀粉开辟崭新道路，使未来淀粉的工业化生物制造成为可能。
业内专家称，如果未来二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本能够降低到与农业种植相比具有经济可行性，将会节约90%以上的耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，推动形成可持续的生物基社会，提高人类粮食安全水平。同时，最新研究成果实现在无细胞系统中用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的化学-生物法联合的人工淀粉合成途径(ASAP)，为推进“碳达峰”和“碳中和”目标实现的技术路线提供一种新思路。
中科院天津工业生物所介绍说，淀粉是粮食最主要的成分，同时也是重要的工业原料。目前，淀粉主要由玉米等农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产，淀粉合成与积累涉及60余步代谢反应以及复杂的生理调控，理论能量转化效率仅为2%左右。农作物的种植通常需要较长周期，需要使用大量土地、淡水等资源以及肥料、农药等农业生产资料。粮食危机、气候变化是人类面临的重大挑战，粮食淀粉可持续供给、二氧化碳转化利用是当今世界科技创新的战略方向。而不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳合成淀粉，是影响世界的重大颠覆性技术。
该所自2015年起聚焦人工合成淀粉与二氧化碳生物转化利用，开展需求导向科技攻关，集聚所内外创新资源，加强“学科-任务-平台”整合，实现各方科研力量的有机融合和高效协同，组建当初平均年龄30周岁的优秀青年科学家团队，持续6年深耕人工合成淀粉项目研发。
青年科学家团队从头设计出11步反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。他们采用一种类似“搭积木”的方式，联合中科院大连化学物理研究所，利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一(C1)化合物，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三(C3)化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物又聚合成碳六(C6)化合物，再进一步合成直链和支链淀粉(Cn化合物)。
该团队还通过耦合化学催化与生物催化模块体系，创新高密度能量与高浓度二氧化碳利用的生物过程技术，通过反应时空分离优化，解决人工途径中底物竞争、产物抑制、热/动力学匹配等问题，扩展人工光合作用的能力。按照目前技术参数，在能量供给充足条件下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量(按中国玉米淀粉平均亩产量计算)。这一成果使淀粉生产的传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，并为二氧化碳原料合成复杂分子开辟新的技术路线。
中国科学家在淀粉人工合成方面取得的重大颠覆性成果，也获中外同行专家高度评价，认为这是“典型的0到1原创性突破”，是“扩展并提升人工光合作用能力前沿研究领域的重大突破，是一项具有‘顶天立地’重大意义的科研成果”“不仅对未来的农业生产、特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义”“将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响”。(完)
来源：中国新闻网
『從最根本的土壤，解決人類面臨的危機
除了改善堆肥場惡臭、空間等問題外，其實 TTT® 技術也能夠對人類目前面臨的重大挑戰 —— 糧食不足及氣候變遷等有所幫助。
如上述提及，有機質含量是土壤肥力的第一指標，若增加土壤裡的有機質，便可以使作物好好生長，產量增加，解決目前人口增加、糧食不足的危機。楊秋忠說明，現在作物的產量不好、容易生病，其實是因為土壤條件不好，有機質是控制土壤地力的指標，例如全台灣有兩千多萬噸的有機廢棄物，真正送到堆肥場的總量不到十分之一，傳統堆肥生產又耗時，這樣的情況下，若使用我們的技術，能快速將有機廢棄物生產成肥料。
全世界的垃圾裡大約含有 30%~40% 的有機廢棄物，因此楊秋忠想，若讓這些都回到田裡去，對糧食的生產會有很大的幫助，若有機質含量低，土壤容易生病，這也是為什麼大量使用化肥會使土地退化，除了營養不平衡、酸化等，化肥也會讓土壤中的有機質被大量分解，地力變差，作物生長便不好。
不只能解決糧食不足 還能儲存碳
除解決糧食不足的問題外，這套新技術還能減少溫室氣體回到大氣中，例如我們不吃的那些稻稈要如何處理，若到焚化爐燒掉會產生溫室效應氣體，若是埋到土裡也會釋放出甲烷 CH4 。「目前我們已經在發展的技術，是把有機廢棄物放回土壤裡，變成不易被微生物分解的腐植物質，便是『碳儲存』(carbon storage) 的概念。」此技術也已經發表在學術期刊上。
楊教授解釋，他有計算過，全世界有幾億公頃的土地，若每公頃的土壤都增加 1% 的有機質，大約可以儲存 60 Gt (兆噸) 的碳，全世界植物光合作用固碳的量大約是 120 Gt (兆噸) ，影響將近一半。最近也在計算，台灣大約七、八十萬公頃的農業用地，若以我們的技術，一樣每公頃增加 1% 有機質，幾乎等於森林固碳的能力。因此他認為，以此作法來固定二氧化碳，是減少溫室氣體排放的解方之一，雖然多少還是會回到大氣，但目前的技術已經有點眉目，未來希望能發展出更穩定、精進的方式，將有機廢棄物變成腐植物質。
楊教授笑稱自己是思想家，光是要怎麼把二氧化碳從空氣中抓下來，就想過很多方法，例如造一個風洞捕捉。後來想到，應該要從土壤根本解決，把碳留在土壤裡。』
時至今日，是該輪到農業革命了
主要科學知識：光合作用是植物利用光能把二氧化碳、水變成葡萄糖的過程。
這在幾百年間，科學家對於植物生長提出不同的問題，而且透過實驗了解在生長過程中的各項要素，並且結合不同的實驗結果，針對這些要素有了更多了解，
光合作用中之各個要素(水、氣體變化、光、葡萄糖)，最終結合眾人的研究，完成課本上出現的光合作用反應(水+二氧化碳—(光)→葡萄糖+氧氣)。
*本場次於2021年8月於科教館5樓科學劇場演出
本集主題：「澳洲花鳥手帖」介紹
訪問作者：李夏
內容簡介：
這是一部自然之書，體現在對於植物與動物生存狀態的細緻觀察，以及非常有趣的描摹。
位於南半球的澳洲是世界上最乾燥的大陸，沙漠和半乾旱地區覆蓋了七○%的國土，但卻擁有豐富多樣的生態系統，從石楠荒原到熱帶雨林，是全球十七個生態多樣化超級大國之一；又因為長期與世隔絕，氣候複雜多變，演變出大量當地獨有的植物。歐洲人曾嘗試改造和培育澳洲植物，但往往失敗，因為這塊古老的土地孤獨太久，孕育的生物野性難馴。
南北半球的自然區隔，讓我們看到豐富而奇異的花鳥植物，也給我們知識上的驚異。
儘管有風調雨順的時候，更多是持續的乾旱，葉片在進行必需的光合作用的同時把自己用蠟質層嚴密包裹封存水汽；同時山火不斷，很多植物的種子因此高居枝頭或深埋地下，直到氣候和環境發生劇烈變化才會發芽。澳洲最具代表性的佛塔花的種子在枝頭可以一待十數載，沉睡多年的珍貴的粉紅色法蘭絨花則只在雪梨山火周年之後的夏天成片開放，成為很多人一生經歷一次的壯景奇觀。
在法國探險家的筆下，澳洲叢林空曠而密集，被強烈的日光照耀，被深刻的陰影雕琢，奇異又生動，令人驚訝地擁有一種無盡、永恆的美感。透過作者以植物命運引發的種種觸目驚心的生命感喟，你將會發現，叢林從來不只是叢林，花從來不只是花……
作者簡介：李夏
親子作家、自然作家，Kitablo益智桌遊聯合創始人。成都人，曾在北京、珀斯、東京、漢諾威和上海學習、工作和生活，現定居雪梨。著有《畢家媽媽育兒經》、《跟著直覺做媽媽》，並曾在東京和漢諾威參加和舉辦攝影展。愛孩子、愛自然、愛生活。
出版社： 健行文化
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#史萊姆農場 #第九季 #第6集
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