

二氧化碳,不仅是单纯的温室气体,而且是可转化为糖类的宝贵碳资源。从 “碳负担” 到 “碳资产”,从工业废气到生活甜味,“碳” 的甜蜜转身,开启碳循环利用与粮食安全保障的全新篇章。
我们日常生活中所食用的蔗糖多来自甘蔗、甜菜等农作物。你是否曾想过,二氧化碳(CO2)也能合成糖?请跟我们一同走进合成工厂,看看“空气”是如何制造甜蜜的。

“甜蜜” 制造步骤
01
原料预处理
该步骤为CO2的激活还原过程,钌基催化剂可打破CO2稳定的碳氧双键,在常温常压下将其与氢气(H2,水分解产物)反应生成甲醇(CH3OH,C1中间体)。甲醇的纯度需控制在99%以上,否则会影响最终蔗糖的结晶纯度与品质。

02
组队!开始转化
在醛缩酶这一外援的催化作用下,甲醇发生了醛缩反应,形成3-磷酸甘油酸(3-PGA,C3前体)。这一反应与植物光合作用卡尔文循环中蔗糖前体的形成原理一致,但人工系统可以调控酶浓度,使转化率达90%以上,显著高于植物系统的转化效率(60%~70%)。

03
能量补给
太阳能经光伏模块转化为化学能并储存于ATP(三磷酸腺苷,蔗糖合成的能量源)中,ATP通过水解反应释放能量,为3-磷酸甘油酸的还原提供动力,使其转化为蔗糖合成的直接前体物质——三碳糖(G3P)。

04
蔗糖的诞生时刻

再经纯化处理等必要步骤后,生产物符合食品级标准,合成任务圆满完成!
这场 “碳” 的奇妙转型,是不是刷新了你的认知?关于人工合成糖类,你还有哪些好奇与畅想,欢迎留言交流!
想了解更多丰富有趣的科普知识,点击下方预约,5月21日13:00《知识就是力量》官方直播间,期待和您相见。

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责任编辑|赵青云 李雅欣
运营编辑|李雅欣
质量审核 | 原飞燕
图文来源 |《知识就是力量》杂志《“碳”的甜蜜转身》,脚本/吴双() 绘图/张玲,原文有删改,原创作品转载请注明来源。
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