※ 引述《koei5566 (光荣56)》之铭言：
: 论文连结 Science:DOI：10.1126/science.abh4049
: 针对植物只能利用空气中低浓度二氧化碳（0.04%）、低能量密度的太阳能（10 w/m2）、
: 生长周期长（3-4个月）、天然淀粉合成途径长（大约60个步骤）、催化效率低（需要关
: 键酶RuBisco）等关键问题，科研人员耦合化学催化与生物催化技术，充分发挥化学催化
: 速度快与生物催化可合成覆杂化合物的优势，从头设计和构建了从二氧化碳到淀粉合成只
: 有11步反应的人工途径(Artificial Starch Anabolic Pathway, ASAP)，在实验室中首次
: 实现了从二氧化碳到淀粉的全合成。
理论上所有你想得到的有机化合物都可以被全合成，不过一个很大的困难是步骤。
假设每步骤产率90%(这已经很高了)，10步骤的话最后就只有35%。更不用说有些要60步的。
: 受天然光合作用的启发，科研人员在太阳能分解水制绿氢的技术上，进一步开发了高效的
: 化学催化剂，把二氧化碳还原成甲醇等更容易溶于水的一碳化合物（也就是C1），完成了
: 光能——电能——化学能的转化，该过程的能量转化效率超过10%，远超光合作用的能量
: 利用效率（2%），也为后续进一步采用生物催化合成淀粉奠定了理论基础。
这篇他们用ZnO-ZrO2催化剂去做第一步的CO2还原，至于引用的文献则是指出反应条件是
摄氏320度、5百万帕(约50大气压)，有10%产率和90%选择性(其实也很好了)
至于电力水分解的部分已经有开始进入商用，像TSMC就有投资用水分解制造纯氢气。
: 科研人员在解决了热力学不匹配、动力学陷阱等问题后，对各模块进行不断地测试、组装
: 与调整，最终成功创建了1.0版途径，实现了人工淀粉的实验室合成，该途径包含了来自
: 动物、植物、微生物等31不同物种的62个生物酶催化剂。在此基础上，科研人员采用蛋白
: 质工程改造手段，对1.0版途径中的三个关键限速步骤进行了改造，解决了途径中的限速
: 酶活性低、辅因子抑制、ATP竞争等难题，得到2.0版途径。在2.0版途径中，生物酶催化
: 剂的用量减少了近一倍，淀粉的产率提高了13倍。进一步地，与二氧化碳通过化学法还原
: 生成甲醇的反应偶联，构建出包括一个化学反应单元和一个多酶反应单元的3.0版本，通
: 过反应时空分离优化，解决了途径中的底物竞争、产物抑制、中间产物毒性等问题，建立
: 了生化级联反应系统，淀粉的产率又提高了10倍，并可实现直链淀粉与支链淀粉的可控合
: 成。可以说，该人工系统将植物淀粉合成的羧化-还原-重排-聚合以及需要组织细胞间转
: 运的覆杂过程简化为还原-转化-聚合反应过程，目前，根据数据推算，使用人工合成方法
: ，从太阳能到淀粉的能量效率是玉米的3.5倍，淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍
: 。
我觉得拿化学系统跟生物系统相比真的还蛮惨的，这也代表着这个反应究竟有多难，想要
从化学实验室走到工业规模绝对不是一条简单的路。首先生物细胞第一个挑战就是温度和
化学浓度等等诸多“推进反应的动力”本身就很有限，而且细胞也不是只做一个反应，弄
的不好副反应会一堆，细胞会挂掉。尤其是合成淀粉就是一个吸能反应，在不能高温高压
下生物能够做到这点就是透过各种酵素“绕圈子地爬山”，所以能量效率低、速率慢这也
很正常。
: 按照目前的技术参数推算，在能量供给充足的条件下，立方米大小的生物反应器年产淀
: 粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉年平均产量，这一成果使淀粉生产的传统农业种植模
: 式向工业车间生产模式转变成为可能。工业车间制造淀粉一旦成功，与农业种植相比，将
: 有机会节省超过90%的土地和淡水资源，而且可以消除化肥和农药对环境的负面影响，这
: 对提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展具有十分重大的意义。
工业合成淀粉总有一天一定能做到。毕竟现在你每天吃的综合维他命就有一堆都是合成来
的。不过，从实验室走向工业化，这个反应流程必然还需要大幅调整，现在都还只是毫克
等级的合成，而工业淀粉的需求是用吨为单位。究竟ZnO-ZrO2催化剂能否以公斤为单位成
批制造？成本和耐久度如何？后面的生物酵素同样是否能大量生产？并且，在规模放大时
许多的环境参数调整也会随之困难，或许即使成功放大反应规模，最后效率也会降到不合
经济成本。
总之，这个东西还需要再多做一些经济评估，我想或许速率大概还得再提升数倍、能够放
大规模才有机会。不过这是一个好的例子，告诉大家CO2还原其实是很有未来的。现在虽
然已经有碳捕捉的商用，不过之前冰岛那个似乎只是把CO2打进地底封存，说到底还是没
能将CO2消灭。透过CO2→C1产品的转化，这可以取代石油成为未来有机原料的一个很大供
应来源。
: 论文都上Science了 这些说法应该不会是唬烂的
: 有没有化工高手出来说明一下
: 感觉这影响非常巨大
新闻有些东西是唬烂的，他们会讲的夸大。特别是化学研究本来就有很多冲击性很高的成
果，只是很多都没有工业价值......因为就是不合成本。