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我們通常認為，糧食是大地的饋贈，只能在田野間茁壯成長，一旦離開了這片滋養(yǎng)它的土壤，糧食便失去了生長的根基，無法繼續(xù)成熟。

可在2021年9月，中科院就實現(xiàn)化學(xué)合成“糧食”，這也意味著，我們不用看老天爺?shù)哪樕?，也能成功“種植”糧食，更是讓全國人民吃上飽飯。

如今四年過去，這項技術(shù)已經(jīng)從實驗室走向中試階段，而中國建成了首個二氧化碳人工合成淀粉的噸級中試裝置，正在向萬噸級生產(chǎn)線邁進。

糧食生產(chǎn)困境

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，全球高達70%的淡水被用于灌溉，40%的土地專門種植糧食，當(dāng)然這還沒算每年投入農(nóng)田的巨量化肥和農(nóng)藥。

可讓人意外的是，盡管投入如此巨大的資源，聯(lián)合國糧農(nóng)組織仍報告全球有近10億人吃不飽飯，畢竟氣候變化也十分麻煩，例如干旱、洪水、蟲災(zāi)等自然災(zāi)害，動不動就讓莊稼減產(chǎn)。

即便中國是產(chǎn)糧大國，但中國的耕地資源也同樣不寬裕，雖然2023年全國國土變更調(diào)查顯示耕地總面積為19.29億畝，較之前有所回升，但人均算下來仍然緊張。

而且其中還有相當(dāng)部分屬于中低產(chǎn)田，真正優(yōu)質(zhì)的黑土地、水澆地非常有限，再加上城市化占了耕地，生態(tài)保護讓能開墾的地更少，想靠多開地增產(chǎn)基本沒戲，所以傳統(tǒng)種地這條路越走越窄，得找新招。

可以說，從袁隆平院士的雜交水稻到海水稻、沙漠稻，再到如今，不再完全依賴太陽和土壤，而是轉(zhuǎn)向?qū)嶒炇液头磻?yīng)器的二氧化碳“造”淀粉，這些都證明，中國科學(xué)家一次次在逆境中挖潛。

如果說雜交水稻是讓土地更高效，那么合成淀粉，則是嘗試離開土地，畢竟在2021年，天津工業(yè)生物技術(shù)研究所，就成功搞定了從二氧化碳到淀粉的全合成，成果上了國際大刊《Science》。

這項技術(shù)最令人驚嘆的地方在于它將溫室氣體轉(zhuǎn)化為糧食，畢竟大氣中二氧化碳濃度升高是氣候變暖元兇，而現(xiàn)在科學(xué)家居然能把它變廢為寶，做成人類賴以生存的淀粉。

與自然界的淀粉合成相比，人工系統(tǒng)效率顯著提高，例如自然界的玉米需要小半年才能合成淀粉，而人工系統(tǒng)只用幾個小時，就連能量轉(zhuǎn)化效率，也高達玉米的3.5倍，甚至步驟還節(jié)省了50多步。

從實驗室到量產(chǎn)的距離

如果將來合成淀粉真能走向工廠、走向市場，它將帶來多重效益，其中最直觀的就是解放土地，根據(jù)估算，1立方米反應(yīng)器一年產(chǎn)的淀粉堪比5畝玉米地。

而且工業(yè)車間生產(chǎn)淀粉預(yù)計可節(jié)省90%以上的土地和淡水，還完全不用化肥農(nóng)藥，這對保護生態(tài)系統(tǒng)、恢復(fù)自然植被意義重大。

除此之外，合成淀粉還能增強糧食系統(tǒng)的穩(wěn)定性，畢竟傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)靠天吃飯，旱、澇、蟲災(zāi)經(jīng)常造成減產(chǎn)，而車間生產(chǎn)幾乎不受氣候影響，可實現(xiàn)全年無休穩(wěn)定產(chǎn)出。

可要知道的是，雖然這項技術(shù)看著十分厲害，但研究人員仍坦言，這項技術(shù)要實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)仍面臨難關(guān)，畢竟自然界的淀粉合成途徑經(jīng)過數(shù)億年演化，各個環(huán)節(jié)精準得像瑞士手表，而人工系統(tǒng)目前還處在拼積木階段。

而且酶的成本也是個大問題，畢竟現(xiàn)在的催化劑貴，批量生產(chǎn)花錢多，這也就導(dǎo)致目前該技術(shù)的生產(chǎn)成本仍高于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。

雖然說研人員正致力于優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升反應(yīng)效率，以降低成本，但安全性和營養(yǎng)價值也是必須嚴格把關(guān)的關(guān)鍵問題。

而且合成淀粉不光是中國的事，對全世界都有影響，畢竟現(xiàn)在全球糧食危機還沒解決，非洲和南亞的饑餓問題挺嚴重。

這技術(shù)如果推廣開，能給缺糧的地方帶希望，畢竟1立方米反應(yīng)器頂5畝地，沙漠、極地這些不能種地的地方也能產(chǎn)糧。

不過值得注意的是，即便這項技術(shù)能夠量產(chǎn)，但也不會完全替代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，米香麥浪、田園牧歌，始終是文化和生活的一部分，但它可以作為極端情境下的保障支撐、作為工業(yè)原料甚至飼料的補充來源。

哪怕只替代10%的農(nóng)業(yè)淀粉，也是巨大的資源節(jié)約，畢竟合成淀粉還能助力碳中和，把多余的二氧化碳固定為淀粉，既減少溫室氣體，又生成有用產(chǎn)品，未來如果配合可再生能源驅(qū)動，甚至還可以實現(xiàn)負碳生產(chǎn)。

主要信息來源：
原文登載于中科院物理所2021年09月25日關(guān)于首次！中科院科學(xué)家實現(xiàn)CO?人工合成淀粉，效率比玉米高8.5倍的報道
原文登載于人民日報2024年08月06日關(guān)于人工合成淀粉，技術(shù)造物新突破的報道
原文登載于央視新聞客戶端2024年12月23日關(guān)于自然資源部：全國耕地面積19.29億畝 增加1120.4萬畝的報道