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二氧化碳人工合成澱粉生産

生活 更新时间:2025-01-10 16:39:51

二氧化碳人工合成澱粉生産(用二氧化碳造澱粉)1

圖為澱粉

二氧化碳是一種常見氣體,也是溫室效應形成的最大元兇,近些年,關于如何減少二氧化碳排放量,實現碳中和,碳達峰環境保護目标,成為了世界各國關注的重點,但你知道嗎?中國科學取得重大突破,即廢氣也能變成寶,二氧化碳可被用來制造澱粉,随之近來又傳出一則消息,令網友們感到非常好奇,紛紛留言,聽說二氧化碳還能造甲酸?二氧化碳制造澱粉,原理是通過改寫自然進化中的光合作用過程,實現直鍊澱粉和支鍊澱粉的可控合成,從而提高澱粉的合成量。

二氧化碳人工合成澱粉生産(用二氧化碳造澱粉)2

圖為澱粉

澱粉是一種高分子碳水化合物,是人類糧食的重要組成成分,而根據以往的經驗,獲取澱粉的唯一方式就是農業種植,但通過自然方式生産的澱粉量有限,并且澱粉也是工業生産中的重要原料,然而衆所周知,農作物在自然光照條件下,光合作用中的能量轉化率較低,僅在百分之二左右,對于中國這個大家庭來講,每年自産的糧食總量難以滿足實際需要,因此不得不從外國進口,僅在2020年,中國就在該方面花費了約800億美元。

因此科學家們開始思考人工合成澱粉的可能性,後來經過多年的不懈努力,這個設想被變為現實,因為光合作用過程可被分為兩個階段,光反應和暗反應,植物通過吸收二氧化碳,在光反應階段生成氧氣和能量,然後在暗反應階段,經過酶促反應,二氧化碳中的碳元素被固定下來合成多類糖,包括葡萄糖,蔗糖以及澱粉,其中澱粉屬于多糖,是農作物進行光合作用的最終産物。

二氧化碳人工合成澱粉生産(用二氧化碳造澱粉)3

圖為甲酸溶液罐

可見二氧化碳吸收量越多,固碳反應進行得越徹底,最終澱粉合成量也就越多,而人工合成澱粉正是利用這一原理,提高了二氧化碳到澱粉的轉化率,除此之外,二氧化碳還可被用于制作甲酸,所謂甲酸,也被稱為蟻酸,是一種有機物,物理性質表現為無色有刺激性氣味的液體,是一種重要的有機化工原料,被廣泛用于農藥,皮革,染料,醫藥和橡膠等工業領域,制法為在140至160度高溫下的三乙胺水溶液中,經過钯絡合物的催化,二氧化碳與氫氣反應可合成乙酸。

二氧化碳人工合成澱粉生産(用二氧化碳造澱粉)4

圖為豐收的麥田

而在近日,中國科學技術大學研究團隊又提出了一種新方法,原理是基于固态電解質,采用一種更經濟,活性更高的銅基單原子催化劑,使二氧化碳和水分子重新組合,然後制備無需分離的液态甲酸燃料,這種方法被看成是提高二氧化碳利用率,減少溫室效應的重要方式。

對于中國來講,利用該方式制備甲酸難度比較小,因為這一過程需要持續使用電能,而中國的新能源産業非常發達,修建了很多大型光電,風電項目,每年可産生大量綠色新能源,對支援該項目,減少大氣中溫室效應氣體含量有非常大的幫助,此外,通過這兩種高新技術充分利用二氧化碳,還能提高糧食産量,為推動化工産業發展提供更多幫助,展現了中國人的聰明智慧。

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