世界首次!二氧化碳到淀粉人工全合成!我国“0到1原创性突破”今登《科学》!

这件事意义极大,有淀粉就可以成为人造大米和人工面粉最基本原料。这个要是大规模工业化,那和核聚变都是人类最基本技术了。

文汇报报道:告别“看天吃饭”,梦想更近一步!大口“吞”进二氧化碳,大批产出淀粉粮食——除了植物,或许在不久的将来,人类的工厂车间也能做到,且效率比植物高出数倍。

今天凌晨,国际权威学术期刊《科学》发表中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称“天津工业生物所”)的重大突破性进展,在实验室里,他们在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的人工全合成,其淀粉人工合成效率是玉米作物的8.5倍。未来技术若可实现工业化应用,将可节省超过90%的耕地与淡水资源。

国内外专家高度评价该成果是“典型的0到1原创性突破”,不仅对未来的农业生产、特别是粮食生产具有革命性影响,而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。

突破自然进化局限,合成效率倍增

清代美食家袁枚在《随园食单》中写道:“粥饭本也,余菜末也”。淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物,是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分,也是全球几十亿人口最重要的食物原料之一。同时,它还是重要的工业原料。

目前,淀粉主要由玉米等农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产,其合成与积累涉及60余步代谢反应和复杂的生理调控,理论能量转化效率约为2%。

早在我国“十三五”规划起步阶段,天津工业生物所就开始组织实施中国科学院重点项目“二氧化碳的人工生物转化”。研究团队采用了一种类似“搭积木”的方式,联合中国科学院大连化学物理研究所,利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下,还原成甲醇。接下来,他们利用合成生物学的思想,从海量的生物化学反应数据中设计出了一条仅包含10步主反应的从甲醇到淀粉的人工合成路线ASAP。

为将设计蓝图变为现实,科研人员挖掘、改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂,最终优中选优,使用10个生物酶逐步将甲醇转化为淀粉。

据该项目科研人员介绍,整个过程可在一个生物反应器中进行,在能量供给充足的条件下,理论上1立方米生物反应器年产淀粉量相当于种植5亩玉米的淀粉平均年产量。值得一提的是,ASAP不仅能合成易消化的支链淀粉,还能合成消化慢、升糖慢的直链淀粉。

起初,“诞生”不久的人工合成途径,其系统兼容性无法与经过数十亿年选择而进化获得的自然途径相比。通过研究团队不断优化,目前ASAP的淀粉生产率较初期途径提高了约150倍,其淀粉合成速率已达到玉米淀粉合成速率的8.5倍,为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。

农业生产有望由碳“源”向碳“汇”转变

粮食危机、气候变化是人类面临的重大挑战,粮食淀粉可持续供给、二氧化碳转化利用是当今世界科技创新的战略方向。不依赖植物光合作用,设计人工生物系统固定二氧化碳合成淀粉,将是影响世界的重大颠覆性技术。

天津工业生物所的这项成果使淀粉生产的传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能,并为二氧化碳原料合成复杂分子开辟了新的技术路线。

该成果得到国内外专家的高度评价,认为该工作是“扩展并提升人工光合作用能力前沿研究领域的重大突破,是一项具有‘顶天立地’重大意义的科研成果”,将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响。

农作物的种植通常需要较长周期,还需要使用大量土地、淡水等资源,以及肥料、农药等农业生产资料。因此,农业生产本身既是碳“源”,又是碳“汇”。如果能把节约的大量土地通过土地利用的变化、土地整治等增加碳汇,那么就可使农业生产由碳“源”变成碳“汇”。

基于国家统计局相关数据推算,我国农地(耕地、园地)平均碳排放量约为每公顷500吨。如果一个3吨发酵罐与1公顷土地淀粉产量相当,那么同等替代就可以实现减排,对“碳中和”将起到显著促进作用。

合成生物技术的应用,颠覆了农业传统产业模式,为社会经济问题提供解决方案,创造价值链高端的新经济增长点。未来,人类可进一步优化种植业结构,减少资源高消耗、化学品大投入的农作物种植,使农业生产由区域性单一种植向农林牧渔的多元化转变,由单一农产品供给功能向增加碳汇、保护生态环境的功能转变。

【【津城图事】既想减碳,又想高产?碳排放管理员:都拿来吧你!】“碳达峰”“碳中和”是当下热词,按照设定的目标,我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。今年3月,人社部等三部门发布社会新职业,“碳排放管理员”位列其中,当下与未来的“碳达峰”、“碳中和”做得怎么样,都得靠这些管理员说话。这个新职业听着很“绿色”,那么,什么是“碳排放管理员”?日常工作又都做些什么呢 ?

“碳达峰”“碳中和”是当下热词,按照设定的目标,我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。今年3月,人社部等三部门发布社会新职业,“碳排放管理员”位列其中,当下与未来的“碳达峰”、“碳中和”做得怎么样,都得靠这些管理员说话。这个新职业听着很“绿色”,那么,什么是“碳排放管理员”?日常工作又都做些什么呢 ?

作为渤化永利的节能管理负责人,同时也是质量管理中心主任的赵强对自己和同事的要求并不低,“碳排放管理员不仅要通政策,懂标准,还要能理解各类相关技术,甚至协调生产和环保的关系,在日常工作中就体现在要对二氧化碳等温室气体的碳排放进行检测、统计核算、核查、交易和咨询等。”

最近渤化永利正处于停工检修期间,郝金明说,“利用此次停检机我们会更换甲醇合成和辛醇加氢催化剂、实施丁辛醇装置微界面技术改造、余热制冷、联碱优化运行、电机节能技术应用……一系列优化项目改造,达到少烧煤,提高燃烧效率的目的。”与此同时,提高原煤质量也是赵强和郝金明让企业实现“双碳”的手段之一,“1kg原煤燃烧后产生热量大约在5650大卡,当原煤每千克提高100大卡时,我们每月就能够少使用约2000吨煤。”

天津渤化永利化工股份有限公司是一家集海洋化工、煤化工、石油化工为一体的化工企业,煤炭的燃烧过程是一个化学反应过程,在生成近4倍重量二氧化碳的同时,释放燃烧热。“其实,排放的二氧化碳和燃烧过程释放的热量同样有价值。”郝金明说,“回收和节能、减排对于双碳工作至关重要。”郝金明指了指前不久刚刚成功运行的10万吨/年二氧化碳废气回收及综合利用项目。

此前,公司还建有年回收5万吨二氧化碳废气的回收装置,回收的二氧化碳可达食品级,“这些提纯的二氧化碳可以变成液体加入到碳酸饮料中,变成固体制作成干冰,还可以将二氧化碳注入地下岩石构造中用于地质封存。”赵强介绍说,人们长期以来都是抓了燃烧热这个“芝麻”,扔了燃烧化学产物这个“西瓜”,如今企业在实现6500万元年产值的同时,每年可节约标煤0.75万吨。

当下,在碳排放管理员的推动下,厂区正在建设防水型建筑光伏一体化的分布式光伏电站项目,光伏发电实现了传统能源绿色替代,计划发展部部长刘宇娜说,“我们部分主要负责项目的建设,简单来说便是碳排放管理员提出的建议与意见经过公司同意后,我们来推进后续工作,未来光伏年发电量可达717.67万kwh,功率可达7兆瓦,与相同发电量的火电厂相比,每年可为电网节约标煤约2188.91吨。”与此同时,新装背压式汽轮发电机组同样提高了热能利用效率,每年发电量能够达到1.47亿kwh。

“现在我们要从碳排放的制造者转变为碳排放的控制者和二氧化碳的利用者。”郝金明说,在国内石化工业发展历程中,碳达峰、碳中和毕竟是一个全新的课题,也就是说更加要求了从事化工工作的专业人员需要补充当代关于碳排放管理方面的专业知识。

根据相关统计,化工、电力、钢铁、建材、有色金属、冶金、交通运输等都是碳排放重点行业,其碳排放量之和超过全国碳排放总量的74%,碳减排任务重、难度大,企业加强碳排放管理需求迫切。同样地,在天津大沽化工股份有限公司里,碳排放管理员杨继伟正在能源在线监控系统前查看着前一天的能源消耗,“每日、每月工厂只要把一些数据报上去,后台就能自动算出能源消耗当量等信息,可以实现排放数据的实时跟踪。”杨继伟说,优秀的碳排放管理员不仅要计算准确,还要对企业提出碳排放管理的相关建议,并挖掘具有可实施性的碳减排措施。

根据相关统计,化工、电力、钢铁、建材、有色金属、冶金、交通运输等都是碳排放重点行业,其碳排放量之和超过全国碳排放总量的74%,碳减排任务重、难度大,企业加强碳排放管理需求迫切。同样地,在天津大沽化工股份有限公司里,碳排放管理员杨继伟正在能源在线监控系统前查看着前一天的能源消耗,“每日、每月工厂只要把一些数据报上去,后台就能自动算出能源消耗当量等信息,可以实现排放数据的实时跟踪。”杨继伟说,优秀的碳排放管理员不仅要计算准确,还要对企业提出碳排放管理的相关建议,并挖掘具有可实施性的碳减排措施。

此外,与这个项目一同建设的零气耗鼓风热干燥机也减少了从压缩空气到干燥空气转变的损耗,同时也降低了压缩空气的电力单耗,杨继伟每天走访现场,“根据前期数据调研的结果来看,这两个项目预计年节电量在700万kwh,节约二氧化碳的排放量为6190吨。”
此外,与这个项目一同建设的零气耗鼓风热干燥机也减少了从压缩空气到干燥空气转变的损耗,同时也降低了压缩空气的电力单耗,杨继伟每天走访现场,“根据前期数据调研的结果来看,这两个项目预计年节电量在700万kwh,节约二氧化碳的排放量为6190吨。”
天津大沽化工股份有限公司还在加快新能源产业布局和能源再生循环利用等方面深入探索,组织建设了残液余热回收、热油炉节能改造等节能减碳项目,分别可减少二氧化碳排放1488吨和3762吨。计划发展处副处长宁继伟说道,“2019年,国家工业和信息化部将我公司临港工厂评定为国家级‘绿色工厂’,并完成了苯乙烯产品的碳足迹评估,十三五期间,在天津市历史强度控排法的要求下,公司从节能降耗、尾气治理等方面做了很多工作,超额完成相关控排任务;未来公司将继续落实用能的绿色化转型,实现高质量可持续发展。”
天津大沽化工股份有限公司还在加快新能源产业布局和能源再生循环利用等方面深入探索,组织建设了残液余热回收、热油炉节能改造等节能减碳项目,分别可减少二氧化碳排放1488吨和3762吨。计划发展处副处长宁继伟说道,“2019年,国家工业和信息化部将我公司临港工厂评定为国家级‘绿色工厂’,并完成了苯乙烯产品的碳足迹评估,十三五期间,在天津市历史强度控排法的要求下,公司从节能降耗、尾气治理等方面做了很多工作,超额完成相关控排任务;未来公司将继续落实用能的绿色化转型,实现高质量可持续发展。”https://t.cn/A6I8QLcG

市应急局加强应急预案管理 提升突发事件应对能力
加强应急预案管理是迅速、科学、有序应对突发事件的保证。市应急局结合我市应急预案管理现状,紧紧围绕突发事件事前、事发、事中、事后的各个进程中的工作特点及应急要求,注重加强应急预案管理,完善预案体系建设,着力提升我市应对突发事件综合能力。

一是明确预案修订范围及类别。印发《关于修订编制相关突发事件应急预案的通知》《黄山市突发事件总体应急预案》,进一步明确全市需修订自然灾害类、事故灾难类、公共卫生类和社会安全事件类等4个类别29个专项预案。对发布满3年尚未修订过的预案均需修订;虽未超过3年,但涉及有关法规、规章、上位预案等发生变化的、机构及其职责发生调整、应急资源发生重大变化、在突发事件应对中发现需要作出重大调整等情形的预案,也应重新修订。

二是加强预案演练评估。应急预案编制单位应当建立定期演练制度,根据实际情况采取实战演练、桌面推演等方式,组织开展人员广泛参与、处置联动性强、形式多样、节约高效的应急演练,增强预案的针对性、实用性和可操作性,实现应急预案的动态优化和科学规范管理。应急预案编制单位应当建立定期评估制度,在有关情况发生变化时需及时组织预案修订。

三是规范应急预案发布及备案。各专项应急预案按程序报请本级人民政府批准,以政府办公室名义印发实施,并抄送上级相关主管部门和市应急管理局。部门应急预案由有关部门编制并公布实施,抄送本级政府应急管理部门和上级主管部门。对有关安全生产企业在预案备案上规定:中央驻皖和省属企业安徽“总部”(省公司)的应急预案,报省级负有安全生产监督管理职责的部门备案,抄送省应急管理厅;其所属单位报所在地市级负有安全生产监督管理职责的部门备案,抄送同级应急管理部门。危险化学品生产、经营、储存、运输企业以及使用危险化学品达到国家规定数量的化工企业,大中型矿山、金属冶炼、烟花爆竹批发经营企业,城市轨道交通运营单位,报所在地市级应急管理部门备案,加强应急预案管理。


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