二氧化碳合成淀粉涉及的技术(二氧化碳合成淀粉)
直接利用二氧化碳合成淀粉,这完全可以算得上是一项具有颠覆性意义的成就。
表面上来看,使用二氧化碳合成淀粉,一方面可以减少大气中的二氧化碳含量,另一方面又可以提供人类生存所需的必要营养物质,是一项了不起的成就,但其真正的意义可能远比表面上看起来的更加重大。使用无机物来合成有机物,这是人类跳出传统食物链的第一步。在食物链中,有生产者和消费者,植物是生产者,它们通过光合作用将阳光中的能量以质量的形式固化下来,而食草动物是初级消费者,它们通过吃掉植物来获取能量,而食肉动物是高级消费者,它们通过吃掉食草动物来获取能量,所以本质上所有生物的能量来源都是太阳,人类也不例外。
传统的食物链存在着两个问题,其一,所有生物的能量来源都依赖于生产者,所以生产者的数量就决定了消费者的数量。
我们都知道,人类文明的发展挤占了其它动物的生存空间,所以很多动物的数量急剧减少,有的甚至濒临灭绝,但这却又是没有办法的事情。因为人类也是消费者,人类的生存也要依赖于生产者,所以人类需要耕地,需要牧场,需要占有大量的生产者。因为地球空间是有限的,人类占有的生产者多了,其它动物占有的生产者就少了,所以数量自然也就会随之减少,而使用无机物直接合成可供人类食用的有机物,这意味着人类的生存将不再依赖于生产者,如果未来人类能够实现所有营养物质的自行合成,那么也就能将自身活动对其它动物的影响降到最低。
其二,在传统食物链中,能量的传递会出现极大的耗损。
食草动物吃掉植物,但并不能将植物所蕴含的能量全部吸收,而食肉动物吃掉食草动物,同样也不能将食草动物所蕴含的能量全部吸收,事实上在传统食物链中,能量的传递效率连20%都不到,所以当你吃掉一只烤羊腿时,意味着消耗掉了数量极为庞大的植物,而你所获得的能量却是极为有限的。而通过二氧化碳直接合成可食用的营养物质,意味着能量传递过程中的耗损被免除了,能量传递效率显著提升。
如此说来,直接使用二氧化碳合成淀粉,是否意味着人类已经迈出超越自然的第一步呢?这就有些夸张了。
使用无机物直接合成有机物,虽然使人类超越了传统食物链,但并没有超越自然。在食物链中,所有生物依赖于生产者,而生产者则依赖于太阳所提供的能量,即使人类可以直接使用无机物来合成食物,太阳作为地球能量的唯一来源,这一本质并没有改变。二氧化碳不可能平白变成淀粉,这一过程需要消耗能量,而无论是煤炭、石油、风能还是水能,其本质都是太阳能量,所以使用二氧化碳合成淀粉本质上依旧是一个将太阳能量固化为质量的过程。
所以,要想将二氧化碳合成淀粉的技术工业化,首先要解决的就是能源成本问题。
这一技术目前在实验室中的耗能是可控的,效率也是很高的,但如果走出实验室,耗能肯定会增加,而这一技术要想大面积推广,就必须让整个过程的成本低于农业种植的成本,到那时,人类就能真正意义上摆脱对于食物链生产者的依赖,耕地牧场也能够还给大自然了。这有可能吗?有可能,因为人类的能源获取方式正在发生变革,比如可控核聚变技术,只需要100吨的氦-3就可以满足全人类一年的能源需求,如果变为现实,我们就真的可以以低于农业种植的成本使用无机物直接合成食物了,人类也就真正跳出了食物链。
使用无机物直接合成食物,虽然不能让人类超越自然,但却可以帮助人类迈向新的高度。
比如在宇宙中有着很多与地球环境相近的行星,未来我们要想在这些行星上建造基本,再也不用担心食物的问题了,我们可以使用这些行星上固有的无机物来直接合成食物,这会给未来的宇宙开拓带来极大的便利,因为我们不可能在一个未知的星球上迅速种出大量的农作物,也不可能通过星际运输来运送食物,能够随时随地合成食物这将会大大加快宇宙开拓步伐。所以使用二氧化碳合成淀粉,从长期意义上来讲,它是人类迈向新高度的起点。
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