“空气变馒头”?

马延和团队努力近十年实现突破

2024-03-19

全国两会闭幕后,全国人大代表马延和返回工作岗位,投身二氧化碳合成淀粉的实验项目,该项目是通过人工合成的手段,将空气中的二氧化碳转化为淀粉,网友称之为“空气变馒头”。

3年前,马延和带领团队成功实现二氧化碳合成淀粉的消息一经公布,引发广泛关注。如今,项目已经进入工程测试阶段,向产业化又迈进了一大步。

央视新闻频道《面对面》栏目对此作了报道。

马延和的理想: 啤酒罐里合成出玉米大豆

记者:作为科学家来说,你心中追求的那个理想是什么?

马延和:就是把我们农田种植的玉米、大豆,能够在啤酒罐里面合成出来,我们叫农业工业化的一条路线,如果这条路线能够成功,我们可能主粮、主要的作物不用种。

记者:那不用种哪来?

马延和:就是车间制造,把农田种植的模式变成车间制造。

在马延和设想的车间制造中,二氧化碳成为原料,不但可以转化成淀粉,还可以转化成蛋白质、糖类。

这份淀粉样品代表的是科学上从0到1的一次突破,从二氧化碳到淀粉,首次全人工合成。在这之前,淀粉的真正制造者是绿色植物,也只有绿色植物的光合作用才能把二氧化碳和水合成为淀粉,人类离不开的碳水是对植物进行加工才得到的。为了这项突破,马延和带领团队努力了近十年时间。

记者:会带来什么样的颠覆性改变?

马延和:我觉得最直接的一个是节约我们大量的土地耕地,就是可能我们的生产效率能够提升90%,或者是能节约土地、节约淡水90%以上,不需要农药化肥,减轻我们农业的压力。另外一个可能更重要,就是我们有一个非常可靠的渠道去消纳二氧化碳,它的需求很大,所以它对二氧化碳的消纳就非常巨大。

重大突破——

二氧化碳合成淀粉成功

中国科学院天津工业生物技术研究所成立于2012年,马延和参与筹建并担任第一任所长。二氧化碳合成淀粉是他上任后,举全所之力推动的重大项目。

植物制造淀粉是通过一系列生化反应实现的,以玉米为例,它的过程涉及60多步代谢反应,太阳能的利用效率不足2%。人工合成淀粉的目的是提高效率,马延和与团队所做的事情,是寻找步骤最少、效率最高的路径,在实验室内将二氧化碳合成为淀粉。

马延和:开始大家还是比较有自信、有信心,淀粉分子的合成每一步反应都能发生,但是把这些反应放在一起,它就没有反应,没有物质产生,到底问题出在哪里,就是一个一个去排除,这种排列组合就很多。反复实验、反复失败的过程持续了三年多时间,研究所可支配的经费是有限的,随着实验项目战线的拉长,资金压力越来越大。

记者:紧张到什么程度?

马延和:紧张到可能工资都发不出来。

记者:大家伙还是每天去坚持这种实验?

马延和:对,还是在坚持,那个时候我们有其他的项目去交差,留出一部分人来悄悄地做。

记者:你做的这一步是什么实验?

马延和:这个就是反应完了之后,我要检测到底有没有淀粉。加一点碘进去,它如果变蓝就说明它有淀粉。

2018年盛夏的一天,实验人员照常将碘加入试管,让人惊喜的是,试管中第一次出现了淡淡的蓝色。

记者:当时你看到这个蓝,你相信吗?

实验人员:其实有点怀疑,所以我跟老师汇报了之后,我们又重复了一下实验,然后又出现了。

记者:这个颜色你等了多久?

实验人员:等了三年半。

实验人员随后提取出二氧化碳合成的淀粉样品,至此,实验项目实现重大突破。

这是一条新赛道

谁跑在前面谁的利益最大

虽然最初实现了二氧化碳合成淀粉技术从零到一的突破,但因其转化成本极其高昂,远远达不到产业化的要求。2018年之后,马延和带领团队继续坚持研究,并借助先进的技术手段,来降低二氧化碳合成淀粉的转化成本。

2021年9月24日,国际权威期刊《科学》在线发表了马延和与团队在淀粉人工合成上取得的重大突破性成果,随即被媒体密集报道,被誉为生物制造领域的重要里程碑。

去年底,因任期结束,马延和从研究所所长的位置上退了下来,但他并没有停歇,搭建新的科研平台,推动技术迭代升级,他变得更加忙碌。

记者:这路还有多长?

马延和:乐观一点的话,我们还得需要几年时间。

记者:如果我们慢了,别的国家、别的科研团队有没有可能比我们快。

马延和:有可能。

记者:反正大家都在做,快又怎么样呢?

马延和:那就是可能我们很多的先机就失去了。科技也是一种赛道,产业也是一种赛道,谁跑在前面谁赢,谁的利益最大。

据央视新闻客户端