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二氧化碳也“能吃”?

作者:天津市帥佳氣體有限公司 瀏覽: 發表時間:2022-04-01 10:26:52

2021年9月,中國科學家發表于學術期刊《科學》上的一項研究成果,吸引了全世界的關注,引起了空前熱烈的討論,它就是用二氧化碳人工合成淀粉的技術。

淀粉是什么?你細細咀嚼米飯或者饅頭,會嘗到淡淡的甜味,這就是淀粉引起的。淀粉是糖的聚合物,糖是為人體提供能量的物質,因此,有了淀粉就有了糖,也就有了能量來源。

目前,我們主要依賴農作物來提供淀粉。如果有了人造淀粉,我們是不是可以擺脫農作物的限制,自制糧食了?別急著激動,我們先看看到底是怎么回事。

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神奇反應

我們吃的淀粉,是植物產生的。那么,大自然中的植物是怎么產生淀粉的呢?

經過仔細觀察研究,科學家發現,植物會利用空氣中的二氧化碳和水,在陽光下進行光合作用,從而生成糖類,再合成淀粉,給人類和動物們提供食物。簡單來說,這個過程就是把太陽能變成了化學能,讓植物和動物都可以利用。

但是在科學家看來,植物的這個轉化過程相當“不劃算”:因為過程十分復雜,涉及了60多步代謝反應和一系列生理調控,但能量轉換率很低,只利用了不到2%的太陽能。能不能模仿植物光合作用,設計出一個能量轉換率更高的淀粉生產過程呢?

中國科學院的研究員們花了6年時間,終于找到了一個可行方案:利用二氧化碳和水,在電能和生物酶的幫助下做出了糖,最終合成淀粉。如果能量充足,跟鋼琴差不多大的一個生物反應器,一年的淀粉產量與5畝田地玉米的產量相當。

這可比植物產淀粉“劃算”多了!耕種5畝的玉米,不僅需要占用5畝耕地,還要播撒種子、施加肥料和用化學藥物驅蟲,***還要用機器收割。其中,施肥和驅蟲可能對環境造成污染,機器收割會排放二氧化碳。但生物反應器經過一系列穩定的反應,可以直接得到最終產物淀粉,合成速度是玉米合成淀粉速度的8.5倍。最重要的是,它使用消耗的原材料正是二氧化碳,對環境相當友好。

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變廢為寶

作為一種氣體,二氧化碳是大氣的一種組成成分,占大氣的0.03%到0.04%。在自然界中,動物呼吸、動植物遺體分解都會產生二氧化碳。另外,我們人類使用石油、天然氣等一些生活和生產活動,也會產生二氧化碳。

正常情況下,排放到大氣中的二氧化碳,有些會被植物經過光合作用吸收利用,有些會留在大氣層中,幫我們擋住從地球反射回太空的陽光,為地球保暖。

但近百年來,人們發現地球的溫度越來越高,甚至連南北極的冰川都開始大面積融化,引發了一系列的環境問題。這一切都與二氧化碳有關:人類向大氣排放了過多的二氧化碳,導致大量陽光被留在地球大氣層,地球溫度隨之升高。

但是,二氧化碳的用處也很多。比如,固態二氧化碳(干冰)可以用來制冷,或者用來制造仙氣繚繞的舞臺效果

液態二氧化碳填充到滅火器里可以充當滅火劑。另外,人們還會在食品飲料中添加二氧化碳,像可樂等碳酸飲料正是因為充入了二氧化碳才會產生氣泡。

為了保護地球,更是為了保護人類自己,人們一直在倡導低碳生活,以減少二氧化碳的排放,并想方設法使用消耗更多二氧化碳。


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