人工合成的淀粉是碳中和的吗？

2021年9月23日，中科院天津工业生物所宣布实现从二氧化碳到淀粉的全合成。经过多年的研究攻关，我国成为国际上首个完成这一颠覆性技术的国家，实现“光能—电能—化学能”的能量转换“链条”。据相关技术人员报告中表明，现问世的人工合成淀粉路径有以下亮点：

1. 从二氧化碳到淀粉合成只需要11步人工途径（自然光和作用则需要60多步生化反应）；

2. 从太阳能(000591,股吧)到淀粉的理论能量转化效率为7%（为玉米的3.5倍且淀粉合成速率是玉米的8.5倍）；

3. 理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量，相当于我国5亩土地玉米种植的平均年产量。

这里面还有最重要的一点，就是整个合成过程没有借助任何生物过程，而是纯化学过程。这让人类生产事物从农业种植向车间生产成为可能，只需要投入二氧化碳、氢气和能源，就能源源不断地产生淀粉，既然淀粉都有了，那么面包和馒头也就有了。所以，未来的世界可能不需要种地，只需要一点空气（二氧化碳）就能把自己喂饱。网友惊呼："终于可以实现喝西北风喝饱"的愿望了。

当然，我们离喝西北风就能喝饱还有一段距离，这项技术还要经过很多改进才有可能商业化，比如能耗问题和反应速率问题，甚至现在还没有让任何任何动物来试一试“西北风”牌馒头的口感。所以大家不要急着去喝西北风，搞农业的也别立马撂挑子不干了。

而对于我们碳圈人来说，关注的恐怕不是“喝西北风”，而是这个淀粉的原料：

二氧化碳

在双碳背景下，二氧化碳成了人人喊打的过街老鼠。而这项技术的主要原料居然是二氧化碳！这岂不是让二氧化碳一下翻身做主人，成为人类眼中的香馍馍？要是以后就把空气中的二氧化碳给全变成馒头，那实现碳中和还不是分分钟的事情？

然而事情可能没有想象那么简单，这项技术需要的二氧化碳是高纯度的二氧化碳，空气中的二氧化碳浓度不到0.1%。所以原料不可能来自空气。比较理想的来源是二氧化碳纯度较高的工业尾气如合成氨的尾气。而目前合成氨主要原料却是来自于化石燃料。

有人说，把这些化石燃料本来要释放到大气中的二氧化碳给利用起来了（CCU），不就实现了碳中和了吗？

然而也不是，因为这个二氧化碳做成馒头被我们吃了后，最终还是会通过代谢排放到空中去，它的本质是个能量携带者，它将人体不能直接吸收的能量（光能、电能）转化成人体可以直接吸收的能量（淀粉），完成使命后，它又变成了二氧化碳，飞到天上去。

从碳循环的角度来看，它仍然不属于生物圈碳循环的一部分，这个二氧化碳仍然需要计算排放，所以不算碳中和。如果真要制造“碳中和”的馒头，得把生物质电厂排放的二氧化碳来造淀粉才行。

那么人工合成淀粉技术对碳中和就没贡献吗？也不是，我认为人工合成淀粉对碳中和最大的贡献是可以大量减少耕地面积。截至2015年末,全国耕地面积为20.25亿亩。如果都退耕还林的胡话，每年能产生20亿吨的碳汇，那样中国实现碳中和就轻松多了。

你以为这就完了吗？不，对于应对气候变化来说，人工合成淀粉的贡献主要不在于碳中和，而在于：

气候适应

工业革命以来，地球的二氧化碳浓度已经从之前的280ppm涨到了416ppm，温度上升了1.1℃。据统计，2000-2019年间，发生6681起气候灾害，相比于之前20年上升86%。气候危机已经不是未来时，而是现在进行时。中国发布的《中国应对气候变化的政策与行动》报告中，有这么一段话：

“减缓和适应气候变化是应对气候变化的两个有机组成部分，应当同等重视。减缓是一项相对长期、艰巨的任务，而适应则更为现实、紧迫，对发展中国家尤为重要”，

对于减缓来说，全球已经基本达成了到本世纪中叶实现碳中和的目标，而对于适应来说，目前并没有引起太多的关注。

所谓气候适应，就是在预测未来气候灾害越来越多、越来越极端的情况下，研究人类如何生存的议题。我们今年经历了郑州的暴雨、美国、加拿大、中东和北欧的罕见高温。这些极端气候在未来会越来越频繁，但气候变暖对人类威胁最大的都不是这些，而是：

饥荒

我在2020地狱模式？全球暖化：别急，这只是开胃菜文章中提到过，未来如果人类因气候变暖导致人口骤减，最有可能的原因不是什么高温暴雨，而是饥荒以及由此引发的局部战争。人类科技看起来如此发达，但在粮食方面仍然是在“靠天吃饭”。现在主要粮食水稻、玉米和小麦，一般生长周期都在3-6个月，但凡中间天气有点反常，就会造成大面积减产甚至绝收。

今年河南的暴雨导致农作物受灾面积517千公顷，绝收179.8千公顷；美国农业部的数据显示，今年美国有约63%的春小麦收成状况不佳或非常差，而去年同期这一比例仅为6%；巴西因为干旱和霜冻导致玉米产量较去年下降1500万吨；欧罗斯也因干旱下调了1250万吨的小麦产量预期。

在全球变暖的大趋势下，这些数字可能每隔3-5年就会翻一倍。虽然我们提出了碳中和的目标，但远水不能救近火，这些气候灾害仍然会发生，而且即使到2050年碳中和了，那时候的全球温室气体浓度反而是最高的、也是气候灾害最严重的时候。在这30-40年中，如果不提前把粮食问题解决好，那么在可预见的未来，我们可能会面临粮食减产-经济下滑-饥荒-局部战争-全面战争严重后果。

所以从某种意义上说，人工合成淀粉的重大意义堪比碳中和，一个是治标，一个治本。有了这个技术，人类不再靠天吃饭，而是只要有足够的能源，就能有足够的食物。光从能源角度来看，人类维持自身所需的能源相对于人类可掌握的能源来说，简直九牛一毛。

如果哪天真的从工厂里直接通过二氧化碳生产出了面包，请记住，这项技术可能挽救了亿万可能因气候灾害而死去的生命。

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（李佳佳 HN153）