日前，我國科學家獨創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。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。
通過電化學耦合生物發酵實現將二氧化碳和水轉化為長鏈產品的示意圖。（研究團隊供圖）
我國科學家此前在國際上首次實現了二氧化碳到澱粉的從頭合成。二氧化碳除了可以“變”澱粉，還能“變”其他東西嗎？這項成果給出了肯定答案。
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，然後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，然後釀酒酵母不斷‘吃醋’來合成葡萄糖和脂肪酸。”研究完成者之一、中國科學技術大學教授曾傑說。
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。” 研究完成者之一、中國科學院深圳先進技術研究院研究員于濤說。
“未來，如果要合成澱粉、製造色素、生產藥物等，只需保持電催化設施不變，更換髮酵使用的微生物就能實現。” 研究完成者之一、電子科技大學教授夏川表示，從科研成果的產出到規模化應用仍有較長距離，有賴於相關技術的全面提升和成本的持續降低。未來，將進一步研究電催化與生物發酵這兩個平台的同配性和兼容性。
上海交通大學微生物代謝國家重點實驗室主任鄧子新院士評價：該研究開闢了電化學結合活細胞催化製備葡萄糖等糧食產物的新策略，為進一步發展基於電力驅動的新型農業與生物製造業提供了新範例，是二氧化碳利用的重要發展方向。
該成果28日以封面文章形式在國際學術期刊《自然·催化》發表。