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二氧化碳也“能吃”?

作者:天津市帅佳气体有限公司 浏览: 发表时间:2022-04-01 10:26:52

2021年9月,中国科学家发表于学术期刊《科学》上的一项研究成果,吸引了全世界的关注,引起了空前热烈的讨论,它就是用二氧化碳人工合成淀粉的技术。

淀粉是什么?你细细咀嚼米饭或者馒头,会尝到淡淡的甜味,这就是淀粉引起的。淀粉是糖的聚合物,糖是为人体提供能量的物质,因此,有了淀粉就有了糖,也就有了能量来源。

目前,我们主要依赖农作物来提供淀粉。如果有了人造淀粉,我们是不是可以摆脱农作物的限制,自制粮食了?别急着激动,我们先看看到底是怎么回事。

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神奇反应

我们吃的淀粉,是植物产生的。那么,大自然中的植物是怎么产生淀粉的呢?

经过仔细观察研究,科学家发现,植物会利用空气中的二氧化碳和水,在阳光下进行光合作用,从而生成糖类,再合成淀粉,给人类和动物们提供食物。简单来说,这个过程就是把太阳能变成了化学能,让植物和动物都可以利用。

但是在科学家看来,植物的这个转化过程相当“不划算”:因为过程十分复杂,涉及了60多步代谢反应和一系列生理调控,但能量转换率很低,只利用了不到2%的太阳能。能不能模仿植物光合作用,设计出一个能量转换率更高的淀粉生产过程呢?

中国科学院的研究员们花了6年时间,终于找到了一个可行方案:利用二氧化碳和水,在电能和生物酶的帮助下做出了糖,最终合成淀粉。如果能量充足,跟钢琴差不多大的一个生物反应器,一年的淀粉产量与5亩田地玉米的产量相当。

这可比植物产淀粉“划算”多了!耕种5亩的玉米,不仅需要占用5亩耕地,还要播撒种子、施加肥料和用化学药物驱虫,***还要用机器收割。其中,施肥和驱虫可能对环境造成污染,机器收割会排放二氧化碳。但生物反应器经过一系列稳定的反应,可以直接得到最终产物淀粉,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,对环境相当友好。

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变废为宝

作为一种气体,二氧化碳是大气的一种组成成分,占大气的0.03%到0.04%。在自然界中,动物呼吸、动植物遗体分解都会产生二氧化碳。另外,我们人类使用石油、天然气等一些生活和生产活动,也会产生二氧化碳。

正常情况下,排放到大气中的二氧化碳,有些会被植物经过光合作用吸收利用,有些会留在大气层中,帮我们挡住从地球反射回太空的阳光,为地球保暖。

但近百年来,人们发现地球的温度越来越高,甚至连南北极的冰川都开始大面积融化,引发了一系列的环境问题。这一切都与二氧化碳有关:人类向大气排放了过多的二氧化碳,导致大量阳光被留在地球大气层,地球温度随之升高。

但是,二氧化碳的用处也很多。比如,固态二氧化碳(干冰)可以用来制冷,或者用来制造仙气缭绕的舞台效果

液态二氧化碳填充到灭火器里可以充当灭火剂。另外,人们还会在食品饮料中添加二氧化碳,像可乐等碳酸饮料正是因为充入了二氧化碳才会产生气泡。

为了保护地球,更是为了保护人类自己,人们一直在倡导低碳生活,以减少二氧化碳的排放,并想方设法使用消耗更多二氧化碳。


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