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大家应该还记得去年9月中国科学家实现二氧化碳转化为淀粉的伟大发明。就在半年多前，一项关于二氧化碳合成的新成果再次问世：我国科研人员通过电催化结合生物合成将二氧化碳还原为高浓度乙酸，并进一步通过微生物合成葡萄糖和脂肪酸(油脂)，这是一项变废为宝的伟大技术手段。
二氧化碳淀粉生产工艺示意图
上图中，右边是二氧化碳最终制备的葡萄糖，左边是用于制备葡萄糖的酵母菌株的发酵液。
著名学术杂志《自然催化》在今年4月28日以封面文章的形式发表了二氧化碳合成的最新研究成果。该论文由电子科技大学夏川研究组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛研究组和中国科技大学曾杰研究组共同完成。其中称，研究团队通过电催化和生物合成高效地将二氧化碳还原为高浓度的乙酸(醋的主要成分)，并通过微生物进一步合成葡萄糖和脂肪酸(油脂)。
可以说二氧化碳是这个时代最受关注的东西。它是人类在社会生产中产生的最多的废物，是全球变暖的“罪魁祸首”，也是碳减排的对象。因此，它是一种令人担忧甚至恐惧的工业产品，但同时，它又可以作为生产多种碳水化合物的原料。例如，科学家将其合成为酒精、淀粉、汽油、塑料、甲酸等产品，可用于能源、资源等等。
试管里的白色粉末是二氧化碳制成的淀粉。
比如二氧化碳合成汽油技术，今年3月初，中国研发的全球首个1000吨/年二氧化碳加氢制汽油中试装置已在山东邹城工业园顺利开工，成功生产出符合国标准的清洁汽油产品。汽油燃烧会产生二氧化碳，但二氧化碳可以合成汽油，为碳减排和碳循环创造了新的途径。
北京代孕包女孩合成二氧化碳和葡萄糖的过程是如何进行的？原来，课题组的研究人员首先把二氧化碳变成了“醋”，也就是醋酸，这是一种可供微生物利用、便于微生物发酵的原料。
醋酸溶液就是白醋，可以食用！那么如何让二氧化碳变成醋酸呢？研究人员发明了一种高效的电催化技术，先将二氧化碳分解为一氧化碳，然后在常温常压下利用脉冲电化学还原过程形成的晶界铜催化合成乙酸。其合成效率高达52%，其催化方式不产生大量电解质盐，基本为纯乙酸水溶液，然后发酵产生葡萄糖等物质。
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醋酸电解合成示意图
说白了，这个过程就是微生物“嫉妒”产生葡萄糖。酿酒用的酵母可以用来分解醋酸，合成葡萄糖。在这个过程中，酵母也会吃一些醋酸和葡萄糖，虽然产生的葡萄糖比吃进去的多。然而，为了减少酵母对葡萄糖的消耗，研究团队通过基因技术敲除了酿酒酵母中葡萄糖代谢的三个关键酶元件。酿酒酵母代谢葡萄糖的能力被消除。实验发现，合成葡萄糖的产量达到1.7g/L，然后通过蒸馏等技术可以获得更高浓度的葡萄糖，还可以产生一些游离脂肪酸。
我们都知道酵母可以用来做面团。事实上，这种真菌具有非常大的工业应用，它将广泛用于面食工业、葡萄酒工业等。如果将来醋酸合成葡萄糖形成产业，它会有另一种用途。
中科院院士、中国催化专业委员会主任李灿研究员评价说，这项研究“耦合了人工电合成和生物合成技术，发展了一种由水和二氧化碳制备乙酸，再通过改良的微生物催化分解合成葡萄糖和脂肪酸等高附加值产品的新方法，也为二氧化碳减排和废气利用提供了一条新途径。”
中国科学院博士、上海交通大学教授邓认为，这项研究“开辟了电化学结合活细胞催化制备葡萄糖产品的新策略。像二氧化碳淀粉技术一样，他为未来的新型农业和生物制造业提供了新的范例。”
目前这一成果还处于实验研究阶段，不具备工业化生产的经济实用性。但研究团队已表示将通过新的技术手段进一步提高产能，降低生产成本，并进一步研究电催化与生物发酵的相容性和兼容性。在未来，只要稍微改变一下技术，就有可能生产出淀粉、医药、蔗糖、酒精等高附加值产品。
由于二氧化碳是制造许多重要商品的原料，所以它在未来将成为一种消耗品，然后它可能成为一种资源，甚至变得稀缺。
参考资料：
4月29日第《科技日报》条
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