[問卦] 中國開發出二氧化碳合成澱粉了?

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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: https://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
1FStylishTrade: 畝產萬斤??????????????? 111.249.158.63 09/24 13:50
2Ffu558899123: 摁摁跟我想的一樣 223.141.91.43 09/24 13:51
3Fsoarling: 有點強呀幹114.137.188.209 09/24 13:51
4Fbathilda: 花多少能源啊,難道能打破熱力學定律 112.78.86.85 09/24 13:51
5FStylishTrade: 要人口爆炸惹 111.249.158.63 09/24 13:51
6Fyoyodiy: 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
7Fguhong: 糧食危機有解了 1.200.34.6 09/24 13:52
8FStylishTrade: 植物長太慢而且要很多水 111.249.158.63 09/24 13:53
9FStylishTrade: 這個又快又省水 111.249.158.63 09/24 13:53
10Fchrisjohn214: 肥料用了金坷垃 114.46.210.132 09/24 13:53
11Fhfptt: 台巴子看不懂吧,對牛彈琴 113.57.179.112 09/24 13:53
12FStylishTrade: 農夫要失業了 111.249.158.63 09/24 13:53
13Fjojomaan: 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
14Feva19452002: 植物只能利用到0.04%的二氧化碳而已? 140.127.10.16 09/24 13:54
15Fv21638245: 超越金坷拉了,終於不用看美國臉色 101.12.56.239 09/24 13:54
16Fshadowpower: 化工澱粉,有提升到食安? 218.164.162.59 09/24 13:54
17Fms0286415: 是空氣中的二氧化碳比例只有0.04% 140.112.69.220 09/24 13:55
18Fgamesame7711: 人工植物出現 1.174.81.83 09/24 13:55
19FYadsmood: 一袋能頂兩袋撒 126.187.73.31 09/24 13:55
20FARPG: 去火星不用種馬鈴薯了!!! 42.72.243.237 09/24 13:55
21Flwei781: 太空軍 1.200.15.135 09/24 13:56
22Fs861175: 一定有加金坷垃 61.220.36.66 09/24 13:56
23Fnosay: 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
24Fb00668880: 太好了,農地通通拿來蓋樓炒房 42.77.37.4 09/24 13:58
25Fb00668880: 以後我們都吃合成食品就好了 42.77.37.4 09/24 13:58
26Fmomowawa1981: 這得看成本吧 101.12.58.238 09/24 13:59
27Ffuxyou: 量產再說 支那唬爛的事太多了 111.83.165.255 09/24 13:59
28FBIGETC: 韭菜田種植效率up 111.71.60.185 09/24 13:59
29Fgugugaga: 空氣酒要誕生了嗎 220.134.104.92 09/24 13:59
30FK0RVER: 用了金珂拉 小麥畝產2萬8 223.138.251.53 09/24 14:01
31Fls4860: 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
32Fls4860: 發表 112.78.71.99 09/24 14:01
33FKJC1004: 一次解決碳足跡和糧食問題?有點強欸 125.228.53.36 09/24 14:01
34Fbcyeh: +9島表示:會爆炸 49.217.5.150 09/24 14:01
35Fter2788: 投入產出比沒講 223.139.92.217 09/24 14:02
36FAsunaBus: 嗯嗯 這我5年前就想到了 49.216.55.252 09/24 14:03
37FKJC1004: 不過成本和耗時 應該也要考慮 125.228.53.36 09/24 14:03
38FiKelly: 食物可以供應500億人了嗎?223.138.153.156 09/24 14:04
39Fsoulivee: 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
40Fyoshilin: 諾貝爾獎吧 101.136.78.251 09/24 14:04
41Fyour135: 看起來可行,問題就是耗能成本 140.112.52.73 09/24 14:05
42Fleo1217000: 超英趕美 61.216.95.31 09/24 14:05
43Fgood5755: 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
44Fgood5755: 拿來蓋房子 炒房嗎 220.138.50.235 09/24 14:06
45FApAzusa126: 啊不就高產蕃薯 110.28.37.225 09/24 14:06
46Fmo42: 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
47Fmo42: 如果催化劑又貴又不能再生也沒用 42.77.1.221 09/24 14:06
48Fsunnyyoung: 再開發固氮合成蛋白質技術吧 49.216.58.55 09/24 14:06
49FMADAOTW: 你給我1000億我還能讓CO2變鑽石 114.136.77.95 09/24 14:09
50Fjhjhs33504: 良率跟成本沒說明 220.135.175.72 09/24 14:09
51Fmcucte: 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
52Fmcucte: 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
53Fturbomons: 問題是製程中的碳排有多少 223.136.33.13 09/24 14:11
54FKernelChen: 神欸122.116.128.166 09/24 14:12
55Fccucwc: 金克拉?! 152.165.18.237 09/24 14:13
56Fkastyshing: 厲害了,黨打算叫韭菜們吃空氣 42.77.215.28 09/24 14:15
57Fs203abc: 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
58Fs203abc: 個是轉化澱粉技術 都利用到Co2180.176.176.191 09/24 14:15
59Fkastyshing: 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
60Fsnow0214: 韭菜進化土不用吃,改吃二氧化碳 180.217.200.42 09/24 14:18
61Fsourbait: 又可以養一匹韭菜了 114.137.79.50 09/24 14:20
62FEeePC901: 肥宅呼吸都會胖是真的 49.216.83.202 09/24 14:20
63Fcannedtuna: 是真的就諾貝爾獎了 1.168.248.70 09/24 14:22
64FYeaPa: 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
65Fchameleon: 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
66FYeaPa: 略就提高效能了 123.192.85.57 09/24 14:25
67Fchigo520: 以後火力電廠兼賣麵包了麼? 49.216.164.85 09/24 14:25
68Fchameleon: 中國人配給合成澱粉+水 不買奢侈品了 101.9.37.183 09/24 14:27
69Fcccict: 沒有寫反應濃度 114.24.243.135 09/24 14:28
70FIrelia56: 熱力學不匹配跟動力學陷阱是啥?模擬? 42.72.146.157 09/24 14:30
71FJonnyJostar: 我知道 金坷垃對吧 1.200.253.4 09/24 14:35
72FLinyingsheng: 中國人吃空氣就飽 42.72.11.144 09/24 14:35
73Foscarku: 看起來跟種水稻沒什麼差別。 114.136.239.51 09/24 14:36
74FISNAKEI: 生化的吧 42.77.233.13 09/24 14:36
75Fjimmy1688: 讓人人都有吃不完的澱粉變肥仔 101.9.139.172 09/24 14:38
76Fgalleon2000: 實驗室可行不代表實用可行,再看看吧 59.124.2.4 09/24 14:39
77Fbathilda: 窮人吃拉基食物,富人吃有機,世界階級 112.78.86.85 09/24 14:43
78Fbathilda: 劃分更明顯 112.78.86.85 09/24 14:43
79Fsulaman: 同時解決糧食跟溫室效應問題 111.82.145.79 09/24 14:50
80FHazelburn: 實驗室做的出來和量產兩碼子事情 223.137.136.61 09/24 14:51
81Falex00089: 怎麼收集沒講 203.69.232.114 09/24 14:52
82FJASONGOAHEAD: 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
83FJASONGOAHEAD: 要成真了? 1.171.122.196 09/24 14:54
84FDayton: 不就植物 39.8.2.125 09/24 14:55
85Fwindalso: 二氧化碳大量下降氣候不暖化了? 110.30.185.248 09/24 14:55
86FPRME: 是不是 美國·聖地亞戈,American Shengdiya111.241.133.151 09/24 14:56
87FPRME: ge111.241.133.151 09/24 14:56
88Fs871413: 有點猛一次解決兩個問題 223.136.221.19 09/24 15:07
89Fadad48362: 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
90Fadad48362: 問題了 不過中國研究保持懷疑 111.83.167.103 09/24 15:08
91Fahaha777: 能量供給充足下 180.217.137.97 09/24 15:10
92Fahaha777: 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
93Fahaha777: 提高濃度 180.217.137.97 09/24 15:12
94Fa2382307: 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
95Fa2382307: 靠美帝小麥大豆惹,柯粉高潮 111.71.214.72 09/24 15:17
96Frickieyang: 雲南生產大隊,種出1個500斤大的玉米! 36.234.120.155 09/24 15:18
97Fteiamatozero: 中國人要進化了 36.237.131.16 09/24 15:18
98FWindSucker: 不就金坷拉 111.253.77.112 09/24 15:28
99Faitela: 支那人什麽騙錢的招式都有,別意外 114.44.76.207 09/24 15:38
100Fhiaries: 豪猛喔 112.78.65.142 09/24 15:40
101Fjjrdk: 不就金坷拉應用而已 101.9.111.86 09/24 15:42
102FETTom: 沒必要逢中必反吧 這真的滿厲害的... 61.223.225.206 09/24 15:49
103FETTom: 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
104FETTom: 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
105FIamCyuan: 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
106Fethan0419: 如果是真的 又有經濟效益真的很猛 60.251.52.150 09/24 16:08
107Fbe00148: 好像不錯耶 49.216.52.65 09/24 16:09
108FMMyDD: 人民大耀進 2.0 1.161.127.159 09/24 16:12
109FDaz2005i: 哈哈220.130.168.193 09/24 16:16
110Fwcre: 撒金柯拉就好啊,成本應該低很多 42.73.237.24 09/24 16:21
111Fhfptt: 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
112Fnelsonchu: 先推假裝看懂 60.248.167.177 09/24 16:30
113Fa27588679: 呼吸就會胖是真的! 180.177.33.135 09/24 16:30
114FAbukumaKai: 被金蚵拉屌打 36.228.90.59 09/24 16:34
115Ftanchuchan: 火星殖民有機會了 49.216.42.72 09/24 16:36
116Ftbofgpab: 這道具我在哆啦a夢看過 223.136.35.100 09/24 16:37
117Fpooznn: 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
118Fcocogg: 假日我再來爬他論文看看 111.82.199.153 09/24 16:40
119Fmithuang: 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
120Fmithuang: 得了什麼 114.40.152.38 09/24 16:40
121Fcocogg: 先推個 111.82.199.153 09/24 16:40
122Ftikowm: 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
123Fhsuvalen: 澱粉來源那麼便宜 想商業化是瘋了吧 101.137.64.160 09/24 16:42
124Fyfguk6685: 有人工病毒 也有人工澱粉 114.47.181.195 09/24 16:54
125FXDDDpupu5566: 火星要缺乏大氣ㄌ嘻嘻 172.56.42.25 09/24 16:56
126Fagoodjob: 塔綠班:中國那麼棒你還不快滾過去 116.89.129.130 09/24 16:57
127Fjokerjuju: 火星種田還沒實現就要被淘汰了嗎ww 111.82.207.79 09/24 17:04
128Fiamxup6: 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
129Fiamxup6: 室氣體議題提供一個可行的方案 118.170.36.128 09/24 17:04
130Frainys: 中國有個很棒的形容詞 圈錢 27.51.2.28 09/24 17:12
131FMartinJu: 成本多少沒說XD 118.166.86.181 09/24 17:15
132Fjusteit: 我是不相信中國有發明新東西的土壤 39.10.228.48 09/24 17:18
133Fhjo44: 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
134Fchigi: 不用吃拿來當燃料也比較好 220.137.242.71 09/24 17:27
135Fchigi: 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
136Fchigi: 又可量產,那真的很猛 220.137.242.71 09/24 17:28
137Fqaz786397: 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
138Fqaz786397: 的 116.236.72.82 09/24 17:32
139Fherculus6502: 本肥表示欣慰 111.71.119.77 09/24 17:36
140Ffhsh115: 讚爆 祖國文章又釣出好幾隻賤畜^^ 39.9.65.195 09/24 18:28
141Fjerrylin: 又一個新的詐騙出現惹 114.41.49.243 09/24 18:53
142Ftomato5566: 農業國要生氣了 49.216.46.245 09/24 18:55
143Fdogdream: 你把金珂拉放哪了? 39.11.7.93 09/24 19:09
144Fappleball200: 屌 是真的沒嗎?223.136.106.100 09/24 19:19
145Fhanmas: 聽起來超強 101.12.36.80 09/24 20:55
146Fmorgan13: 麥來亂!別開發病毒害人就謝天謝地了! 1.160.173.144 09/24 21:40
147Fbigtien6292: 中國太厲害了 呼吸就能變麵條111.249.130.110 09/24 22:07
148Fbigtien6292: 簡直是耶穌111.249.130.110 09/24 22:08
149Fyeangigi: 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
150Fyeangigi: 做的蛋白質磚啦 36.225.166.142 09/25 00:27
151Fraxjimmy: 成本勒 但還是屌 101.10.16.182 09/25 02:52
152FCSFV: 幹超屌媽的 140.120.99.151 09/25 12:48
153Fz101011: 順便解決溫室二氧化碳? 122.147.26.178 09/25 15:15
154Fccmvic: 塔綠班氣哭 110.26.40.162 10/04 08:39
155Fop1984: 猛 211.75.76.69 10/04 15:17

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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
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