1. 核心技术突破：从“阳光农田”到“工业车间”的跨越
由中国科学院天津工业生物技术研究所（TIIB）主导的“二氧化碳人工合成淀粉”项目，是全球生物制造领域的里程碑。该研究首次在实验室实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成，打破了自然界植物光合作用的生化限制。
该技术的核心逻辑是构建了名为ASAP（Chemoenzymatic Anabolic Pathway）的人工合成途径。通过将化学催化与生物催化耦合，仅需约11步反应，即可将二氧化碳和氢能转化为淀粉。相比自然界玉米光合作用，其合成速率提高了几倍，这标志着农业生产模式可能从传统的“种植”转向“工业制造”。
| 对比维度 | 自然光合作用（玉米） | 人工合成（ASAP路径） |
|---|---|---|
| 能量转化效率 | 约 2% | 显著提升（理论上限更高） |
| 反应步骤 | 约 60 步 | 仅 11 步 |
| 生产周期 | 数月（受季节限制） | 小时级（工厂化连续生产） |
数据来源：中国科学院天津工业生物技术研究所，2021-2025跟踪报告
2. 战略意义：粮食安全与“双碳”目标的双重保障
业内专家分析认为，该技术的成熟将对全球粮食安全产生深远影响。中国作为粮食进口大国，通过工业化手段生产淀粉，能够极大地减少对耕地和水资源的依赖，将“藏粮于地”扩展为“藏粮于技”。
中国科学院相关院士指出：这一突破不仅是基础研究的胜利，更是绿色化学的典范。它能够直接消耗捕集的二氧化碳，是实现碳中和愿景的极佳路径，有望将碳减排从“减法”变为“加法（资源化利用）”。
3. 2026年产业化进展：从实验室到工厂的“最后一公里”
截至2026年，该项目已进入中试放大阶段。尽管技术路径已跑通，但要实现大规模商业化，仍需克服三大挑战：
能源成本： 合成过程需要大量氢气作为还原剂，依赖于低成本“绿氢”的大规模供应。
酶制剂成本： ASAP路径中使用的核心生物酶需要通过基因工程大规模低成本表达，目前酶的稳定性与活力仍有提升空间。
系统集成： 化学催化与生物反应器的参数耦合（温控、压控、pH值）需要高精度的自动化控制系统。
据科技部最新规划显示，我国已在天津、山东等地布局生物制造产业集群，重点攻关人工合成淀粉的工程化难题。一线从业者表示，预计在2027年前后将出现首批针对非食用领域（如工业胶黏剂、生物塑料）的工业淀粉产品。
4. 展望：构建“生物+电力”的新型工业体系
分析显示，人工合成淀粉只是开端。中科院天津所的研究团队正在尝试通过类似的“积木式”生物设计，合成蛋白质、脂肪等更复杂的营养物质。Gartner在其2026年生物技术趋势报告中预测，到2030年，全球生物制造产值将占GDP的显著份额，中国凭借在此领域的先发优势，有望主导全球“生物经济”标准的制定。
📚 主要参考信源
中国科学院天津工业生物技术研究所. 《二氧化碳人工合成淀粉研究进展专题》. 2021-2025.
Science (科学杂志). "Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide". 2021-09-24.
新华社. 《我国科学家实现二氧化碳到淀粉的人工全合成》. 2021-09-24.
国家发展改革委. 《“十四五”生物经济发展规划》. 2022-05-10.
