点气成粮：中国科学家如何将二氧化碳“煮”成淀粉

十年前，一趟飞驰的高铁上，中科院天津工业生物所的原所长马延和望着窗外掠过的田地，思绪翻涌。我国耕地、水资源紧张，而大气中二氧化碳浓度却逐年升高——能否将废气变成粮食？这个看似天马行空的设想，悄然埋下了一颗种子。

2015年，天津工业生物所正式启动人工合成淀粉项目。六年后，世界见证了从0到1的突破：2021年，团队在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的实验室人工合成。试管中的二氧化碳，经过一系列精准的催化与生物转化，最终变成了雪白的淀粉粉末。整个过程仅需11步，远低于自然界光合作用的60余步复杂反应，短短几小时便能完成玉米数月生长的积累。

然而，实验室的成功只是起点。产业化之路的核心就一个字：“酶”。如同烹调离不开厨师，这套合成路径的关键依赖于十多种酶的高效协作。其中一种名为“甲醛聚合酶”的工程酶更是“主力队员”，占酶总用量的一半，其活性、稳定性和成本直接决定了整个技术的经济可行性。

科研人员迎难而上：通过蛋白质工程提升酶活性，减少用量；借助AI预测与筛选，设计出更稳定、高效的突变酶；发展固定化酶技术，让酶能反复“上岗”，延长使用寿命……经过多轮迭代，如今人工合成淀粉的效率已比2021年初次突破时提升超过十倍，成本持续下降。

那么，这项技术究竟意味着什么？

一是“顶天”。它开辟了一条全新的碳利用路径。作为碳排放大国，我国工业排放的二氧化碳若能被捕获并转化为淀粉，不仅能减轻温室效应，还能“变废为宝”。据估算，一个数吨规模的生物反应器年产淀粉量，理论上可抵得上1公顷玉米田的年产量，且不依赖土地与季节。

二是“立地”。淀粉是人类热量的主要来源，约供应全球80%的热能，也是饲料、医药、纺织、化工等行业的基础原料。目前，所有淀粉都来自农作物种植，即使高效如玉米，其光能转化率也仅约2%，并消耗大量水、肥料与耕地。人工合成淀粉技术有望在未来大幅缓解农业对环境和资源的压力，增强粮食安全的韧性。

从实验室的“几克”到未来工厂的“万吨”，道路依然漫长。当前挑战聚焦于进一步降低能耗与综合成本，直至接近甚至低于农业种植。天津工业生物所已于2022年成立人工淀粉研究中心，全力推进产业化进程。

或许在不远的将来，当可再生能源与人工合成技术双双取得革命性进展，我们真能迎来那样一天：庞大的生物反应器如同现代“农田”，源源不断地将二氧化碳转化为淀粉、糖类与其他营养物质。到那时，“喝西北风”不再是一句玩笑，而是一场由科学引领的生存革命——人类获取能量的方式，将因此被彻底改写。