將二氧化碳人工轉化為高附加值化合物，“變廢為寶”，是科技界持續攻關的重要領域。我國科學家此前在國際上首次實現了二氧化碳到淀粉的從頭合成。二氧化碳除了可以“變”淀粉，還能“變”其他東西嗎？一項成果給出了肯定答案。

   2022年，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和中國科學技術大學曾杰課題組共同創建了一種二氧化碳轉化新路徑，通過電催化與生物合成相結合，成功以二氧化碳和水為原料合成了葡萄糖和脂肪酸，為人工和半人工合成“糧食”提供了新路徑。該成果2022年4月28日以封面文章形式在《自然—催化》發表。

   葡萄糖和油脂是重要的糧食成分，通過催化過程將二氧化碳轉化為葡萄糖或者油脂，長期以來國內外研究者眾多，但成功案例非常罕見。

   此項研究中，科研人員首先將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸，然后用釀酒酵母對乙酸進行發酵。這個過程可以理解為先將二氧化碳轉化為釀酒酵母的“食物”乙酸，然后釀酒酵母不斷“吃醋”來合成葡萄糖和脂肪酸。

   自然界中糧食作物生長受季節、地域、氣候的影響，此項研究完全實現人工可控，突破了眾多外界條件限制。利用這種電催化與生物合成相結合的模式，“從無到有”地在克級水平合成了葡萄糖，這顯示了該策略較高的生產水平與發展潛力。

   該研究開辟了電化學結合活細胞催化制備葡萄糖等糧食產物的新策略，為進一步發展基于電力驅動的新型農業與生物制造業提供了新范例，是二氧化碳利用的重要發展方向。

   未來，如果要合成淀粉、制造色素、生產藥物等，只需保持電催化設施不變、更換發酵使用的微生物就能實現。不過，從科研成果的產出到規模化應用仍有較長距離，有賴于相關技術的全面提升和成本的持續降低。接下來，研究團隊將進一步研究電催化與生物發酵這兩個平臺的同配性和兼容性。■