喝西北去！“空气变馒头”梦想成真了

经常有人说“不努力工作，喝西北风去呀？”听起来像骂人话，如今真成现实了！
科幻小说般“空气变馒头”，正在被中国科学家一步步变成现实。从实验室的克级突破到吨级中试，这项颠覆性技术不仅有望重塑全球粮食生产格局，更可能为应对气候变化提供全新路径。这一消息背后，究竟有哪些关键突破？距离我们的餐桌还有多远？
从科幻到现实的“空气造粮”

“空气变馒头”，这个曾经只存在于科幻小说中的场景，如今正被中国科学家用实验室里的瓶瓶罐罐变为现实。2021年，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队在国际顶级期刊《科学》上发表论文，首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头合成，被国际学术界评价为“典型的从0到1的原创性突破”。近日，该研究所又完成了二氧化碳人工合成淀粉的新一轮测试，淀粉合成产量再创新高，比2021年提高了10倍以上。

这项名为“人工淀粉合成代谢途径”（ASAP）的技术，核心思路是利用太阳能分解水制氢，再用氢将二氧化碳还原成甲醇，最后通过一系列酶催化反应，像“搭积木”一样将甲醇合成淀粉。整个过程完全不依赖植物的光合作用，标志着人类首次在实验室里用二氧化碳、水和阳光直接制造出淀粉。

效率远超自然的“人工路径”
在自然界中，玉米等作物需要通过约60步复杂的生化反应，经历数月的生长周期，才能将空气中的二氧化碳转化为淀粉，其能量转化效率通常只有1%左右。相比之下，中国科学家设计的这条“人工路径”堪称一场“降维打击”。研究团队采用“搭积木”的思路，从头设计了一条非自然的固碳与淀粉合成途径，将60多步反应精简到仅11步核心反应。这条路径分为两大阶段：第一阶段完成光能到化学能的转化，第二阶段则通过构建碳一聚合新酶，将甲醇一步步聚合成淀粉。实验室测试显示，人工合成淀粉的速率比玉米等农作物快8.5倍，理论能量转化效率达到7%，是自然光合作用的3.5倍。在充足能量供给条件下，理论上1立方米生物反应器的年淀粉产量，相当于5亩玉米地的产量。

从实验室走向生产线的产业化征程
2021年成果发布时，人工合成淀粉还只是实验室里的“瓶瓶罐罐”。但经过多轮迭代，这项技术的效率逐年提高，成本逐年下降。2022年，二氧化碳人工合成淀粉项目的吨级中试装置正式建成，标志着人工合成淀粉技术从实验室走向了更接近实际应用的阶段，是人工合成淀粉技术发展的一个重要里程碑。最新测试显示，淀粉合成产量比2021年提高了10倍以上。

重塑未来的多重应用前景
人工合成淀粉的意义远不止“多了一种生产淀粉的方法”。这项技术将有望重塑生物制造与农业生产格局，为应对全球粮食安全、气候变化和资源短缺三大挑战提供全新解决方案。在粮食安全方面，人工合成淀粉不依赖土地、淡水和季节，理论上可在沙漠、极地甚至太空等极端环境实现“空气造粮”，节约90%以上的耕地和淡水资源，并彻底摆脱农药化肥的使用。在碳中和方面，从理论上看，该技术可将 CO₂ 固定为淀粉等有机物，若配合低碳能源，有望在未来探索接近‘零碳’甚至‘负碳’的路径。更重要的是，这项技术使淀粉生产从传统农业种植向工业车间制造转变，未来还可用于生产葡萄糖、生物燃料、可降解塑料等高附加值产品，开辟了全新的生物制造赛道。从“0到1”的科学发现，到“1到100”的工业实现，中国科学家用十余年的坚持与创新，正在将“空气变馒头”的科幻梦想，一步步变为可能改变人类文明走向的现实。