大家應該都還對我國科學家在去年9月份實現將二氧化碳轉化成澱粉的偉大發明記憶猶新，這才剛過去半年多時間，一項關於二氧化碳合成物的新成果又出來了：我國科研人員透過電催化結合生物合成的方式，將二氧化碳高效還原合成了高濃度乙酸，並進一步利用微生物合成了葡萄糖和脂肪酸（油脂），又是一項偉大的變廢為寶的技術手段。
二氧化碳製造澱粉的生成過程示意圖
上圖中右側為二氧化碳最終制備的葡萄糖，左側為用於製備葡萄糖的酵母菌株發酵液。
著名學術雜誌《自然・催化》在今年的4月28日以封面文章的形式發表了一項二氧化碳合成物的最新研究成果，論文是由我國電子科技大學夏川課題組、中國科學院深圳先進技術研究院于濤課題組與中國科學技術大學曾傑課題組共同完成的，其中表述了該研究團隊透過電催化結合生物合成的方式，將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸（食醋的主要成分），並進一步利用微生物合成葡萄糖和脂肪酸（油脂）的過程。
二氧化碳可謂是如今這個時代最受關注的事物了，它是如今人類在社會生產中產生最多的廢物，是全球變暖的“元兇”，也是碳減排的物件，所以它是一種讓人擔憂甚至恐懼的工業化產物，但同時它又能做很多種碳水化合物的生產原料，比如科學家們已經將它合成酒精、澱粉、汽油、塑膠、甲酸等多種產物，可在能源、資源、食品等方面應用，有些種類還已經工業化量產了。
試管中白色粉末是二氧化碳製造的澱粉
比如二氧化碳合成汽油技術，今年的3月初，我國研發的全球首套1000噸/年採用二氧化碳加氫製備汽油中試裝置已在山東鄒城工業園區開車成功，順利生產出符合國VI標準的清潔汽油產品，汽油燃燒能產生二氧化碳，然而二氧化碳又能合成汽油，這為碳減排、碳迴圈都創造了新途徑。
二氧化碳合成葡萄糖這一過程是如何操作的呢？原來課題組研究者們先把二氧化碳變成了“食醋”，也就是乙酸，它是可供微生物利用的原料，方便微生物發酵。
乙酸水溶液就是白醋，是可以吃的！那麼怎樣將二氧化碳製成乙酸呢？研究者們發明了一種高效的電催化技術，先將二氧化碳高效分解出一氧化碳，然後在常溫常壓的條件下透過脈衝電化學還原工藝形成的晶界銅催化合成乙酸，其合成效率高達52%，其催化方式不會產生大量的電解質鹽，基本就是純乙酸水溶液，然後再進行發酵操作製造葡萄糖等物質。
固態電解質反應器
電解反應合成乙酸示意圖
這一過程說白了就是微生物“吃醋”生產葡萄糖，可利用釀酒用的酵母菌這種微生物來分解乙酸併合成葡萄糖，在這一過程中，酵母菌也會吃掉一部分乙酸和葡萄糖，雖然製造的葡萄糖多於被吃掉的部分，不過為了減少酵母菌對葡萄糖的消耗，研究團隊透過基因技術敲除了釀酒酵母中代謝葡萄糖的三個關鍵酶元件，廢除了釀酒酵母代謝葡萄糖的能力，實驗發現合成的葡萄糖產量達到了1。7g/L，再透過蒸餾等技術提取就可以獲得較高濃度的葡萄糖了，同時還能製造出部分遊離的脂肪酸。
我們都知道酵母菌能用來發面，實際上這種菌類的工業化應用非常大，麵食行業，釀酒行業等都會大量使用它，如果今後乙酸合成葡萄糖形成產業，那它就又多一種應用了。
中科院院士、中國催化專業委員會主任李燦研究員評價稱這項研究“耦合了人工電合成與生物合成技術，發展了一條用水和二氧化碳製作乙酸，再經改造的微生物催化分解手段合成葡萄糖和脂肪酸等高附加值物品的新方法，同時也是為二氧化碳減排廢氣利用提供了新途徑。”
同為中科院士、上海交通大學教授鄧子新則認為此項研究“開闢了電化學結合活細胞催化製備葡萄糖產物的新策略，他和二氧化碳照澱粉技術一樣，為未來新型農業與生物製造業提供了新範例。”
目前這項成果尚處於實驗研究階段，還不具備工業化生產的經濟實用性，但研究團隊已經表示將透過新的技術手段進一步提高產能，並降低生產成本，並且還進一步研究電催化與生物發酵這兩個平臺的同配性和相容性，未來或許在技術上略加改變，就能生產出澱粉、藥物、蔗糖、酒精等高附加值產品呢。
由於二氧化碳是製造多種重要物品的原料，所以在未來二氧化碳將會成為消耗品，屆時它或會成為一種資源，甚至會變得稀缺。
