2025年，當世界科技界的目光還在被AI吸引時，在天津，發生了一件足以改變人類文明走向的大事。中國科學院天津工業生物技術研究所主導的“二氧化碳人工合成澱粉”項目，正式從實驗室克級試驗，邁向了噸級中試階段！就意味著，中國已經完成了從“0到1”的科學發現，正在跨越從“1到100”的工業實現。毫無疑問，一場關乎14億人飯碗、關乎全球地緣政治洗牌、關乎人類終極命運的革命，即將到來。01. 二氧化碳到澱粉說到底，人類的進化過程，本質上是一個認識能量、轉化能量的過程。一開始，人類只能通過狩獵、採摘野果，來獲得自然中已經轉化的能量。後來，人類學會了種莊稼，種下種子，最終收割那一顆顆充滿碳水化合物的糧食。也正是因為農業的出現，讓人類第一次把能量轉化掌握在了自己手裡，這是人類誕生文明的基礎。但問題在於，這種能量轉化的效率，太低了。光合作用，本質上是一個極其複雜的生化過程。植物通過葉綠體，利用太陽能，將二氧化碳和水轉化成碳水化合物。這個過程涉及約60步代謝反應，能量轉化效率極低，通常不到2%。而且，植物需要幾個月的生長周期，需要大量的水、肥料、土地，還要在這個過程中合成纖維素、木質素等一大堆我們吃不了的“副產品”。除此之外，這種合成方式，不確定性也很高。比如，雲層遮蔽的光能不能充分利用，病蟲害影響光合作用效率，水肥供應不足或過量會中斷能量轉化，還有旱澇災害引發的植物枯萎等等，等等等等。為何古代動不動就有饑荒？就是因為這種能量轉換效率又低又不穩定。2014年，中國科學院天津工業生物技術研究所所長馬延和在高鐵上，突然有了一個瘋狂的腦洞：既然植物的能量轉換太慢、效率太低，我們能不能撇開植物，自己設計一條“捷徑”？能不能像造化肥、造塑料一樣，在車間裡直接把空氣中的二氧化碳“捏”成澱粉？這個想法在2014年被提出時，外界普遍嗤之以鼻。但是馬延和，還是堅持著做了。他認為，當時天津工生所已經實現人參、天麻、紅景天等一批藥用、經濟植物有效組分的異源細胞合成，在相關領域有雄厚基礎，沒準真的能成功。中科院很有前瞻眼光，意識到了這個項目的巨大價值，2016年1月1日，馬延和成功拿到了國家立項。雖然對項目難度早有預估，但實驗開始後，困難還是超出了大家的想像。植物細胞合成澱粉經過了數億年的進化調教，精密無比，人類想憑空設計一套新路徑去替代它？怎麼可能那麼容易？研發團隊經過3年多的奮戰，試管裡終於出現了那抹令人心顫的藍色——那是碘液遇到澱粉後的特徵反應！雖然只有微乎其微的一點點，但這抹藍色，證明了路子通了。又經過三年的最佳化，2021年9月24日，中國終於向世界宣佈：我們首次在實驗室實現了從二氧化碳到澱粉的合成！這是人類從新石器時代進入農業社會以來，第一次在底層邏輯上，擺脫了對土地、陽光和季節的絕對依賴！說起來，這個二氧化碳合成澱粉技術，原理也並不複雜。首先需要電，電解水製成氫氣和氧氣，然後把二氧化碳和氫反應造出甲醇，最後通過工程化的酶，將這些一碳化合物像搭積木一樣，精準地拼接成澱粉。這是一個“0到1”的驚天突破，但馬延和心裡清楚，實驗室裡的瓶瓶罐罐，解決不了中國的糧食安全問題。如果不能把成本降下來，不能把規模做上去，這就是一個昂貴的實驗室魔術，而不是工業革命。2022年底，二氧化碳人工合成澱粉工程化測試平台建成，百升級裝置啟動測試。這意味著，整條合成路徑第一次走出實驗室、進入生產線，科研團隊正式朝“從1到10”的目標邁進。到了2025年，試驗已經走到了噸級中試。這意味著，這項技術已經走出了實驗室，開始接受工業化成本和工程穩定性的考驗。按照現在的進度，在2030年之間，完成千噸級試驗，是完全可能的。這種對傳統農業的“降維打擊”，其意義不亞於當年人類從採集狩獵轉向定居農業。02. 第二次農業革命當然，如果僅僅把這項技術，看作是“多了一種生產澱粉的方法”，那格局就太小了。我們需要把鏡頭拉高，站在中美博弈的大形勢之下，就會明白這項技術的真正意義。很多人有一種錯覺，覺得中國糧食已經連續多年豐收，我們不缺糧。但這只是表象。真實的資料是：中國雖然實現了“口糧絕對安全”（大米、小麥自給率很高），但在飼料用糧和工業用糧上，我們存在著巨大且極度危險的缺口。以2024年的資料為例，中國全年的糧食進口量依然維持在1.5億噸左右的高位。其中最刺眼的是大豆，進口量常年突破1億噸，對外依存度超過80%。這1億噸大豆是拿來幹什麼的？主要是榨油和做飼料。這1億噸進口大豆背後，是美國、巴西、阿根廷數億畝的耕地。換句話說，中國實際上是在租用全世界的耕地來養活中國人的胃。在全球化美好的年代，這是經濟互補；但在地緣政治波詭雲譎的今天，這就是軟肋，就是被人扼住的咽喉。那為什麼我們不能自己種？因為沒地了。中國為了保住飯碗，死死守住18億畝耕地紅線。這18億畝，是中國社會的穩定器。為了這根紅線，我們限制了城市擴張，犧牲了無數工業用地的機會。但即便如此，土地依然不夠用。要想完全替代那1億噸進口大豆和幾千萬噸進口玉米，我們至少還需要增加6億到8億畝的耕地。這在中國目前的地理條件下，是物理意義上的“不可能完成的任務”。這就是中國農業的死結：有限的土地，承載不了無限的工業化肉蛋奶需求。“人工合成澱粉”技術的出現，直接跳出了土地的維度。按照目前天津所中試基地的資料測算：在能量供給充足的條件下，1立方米大小的生物反應器，其年產澱粉量，相當於5畝玉米地的年平均產量。請仔細品味這個換算關係：1立方米 = 5畝地。這意味著什麼？意味著如果我們建立一個標準化的工業車間，堆疊這些反應器，一個稍微大點的工廠，其產能就能抵得上一整個縣的耕地。按照理論推算，如果未來這項技術成熟並大規模推廣，我們只需要一個中等規模的化工園區，也許就能生產出全中國所需的工業澱粉。這將節約出數以億畝計的耕地！這些被解放出來的耕地，可以去種大豆，去種蔬菜，去恢復生態。那條勒在中國脖子上的“糧食進口鎖鏈”，將在這個工業奇蹟面前，寸寸斷裂。這不僅僅是生產力的提升，更是生存空間的物理拓展。我們不再需要在平原、山地裡和老天爺搶飯吃，我們是在向工業文明要空間。當然，一定會有槓精跳出來說：“別吹了，現在的成本肯定比種玉米貴多了，電費不要錢嗎？氫氣不要錢嗎？”沒錯，目前的成本確實高於農業種植。但任何新技術在誕生初期，成本都是昂貴的。早期的太陽能發電成本是火電的十幾倍，早期的青黴素比黃金還貴。但我們要往前看。人工合成澱粉的核心原料是什麼？是二氧化碳和氫氣。核心成本是什麼？是電。說到電，中國可就不困了，中國擁有全世界最龐大的風能、太陽能裝機量啊。在西北的戈壁灘上，在內蒙古的草原上，我們有無數的風機和太陽能板，在源源不斷生產綠電。但這些綠電有一個巨大的痛點：不穩定，且消納難。當風太大或者陽光太好時，電網承受不住，大量的電是被“棄”掉的，這就是所謂的“垃圾電”。人工合成澱粉工廠，恰恰可以成為這些“垃圾電”最好的蓄水池。它不需要像居民用電那樣每分每秒都穩定，它可以配合風光電的波動進行生產。這樣一來，邏輯閉環就出現了：中國利用西北廉價的、甚至原本要被廢棄的綠電，電解水產生氫氣；同樣用電，捕獲工業排放的二氧化碳；在反應器裡，將這些氣體，變成了潔白的澱粉。說白了，就是將不穩定的、難以儲存的電力，通過化學鍵轉化為穩定的、可長期儲存的食物（澱粉）。這相當於把糧食變成了電力的“固態電池”。這種邏輯一旦跑通，中國的能源戰略和糧食戰略將實現深度耦合。我們將不再需要單純依賴土地的產出，而是依靠我們的工業規模和能源基建來保障生存。當中國西部的太陽能電價降到1毛錢甚至更低時（這在未來十年是大機率事件），人工合成澱粉的成本將呈現斷崖式下跌，直到低於農業種植成本。這意味著什麼，意味著農業要徹底迎來革命了！人類歷史上有過一次農業革命，那是從採集狩獵走向農耕，人類從此被束縛在土地上。而現在，我們正在經歷第二次革命：農業的去土地化。一旦澱粉可以工業化量產，隨之而來的將是蛋白質的工業化量產！幾乎和中國發佈二氧化碳變澱粉技術的同時，中國農業科學院飼料研究所也宣佈了一條重大科研突破：全球首次實現從一氧化碳到蛋白質的合成！我勒個去，二氧化碳生產澱粉，一氧化碳生成蛋白質！這意味著什麼？意味著，未來的農業將分為兩層：底層農業（能量與基礎營養）：澱粉、糖、基礎蛋白，全部由工廠通過“空氣+電”大規模製造。底層農業成本極低，無限供應，用來做飼料、工業原料和基礎食品。頂層農業（風味與享受）：天然的有機蔬菜、高品質水果、放養的牛羊。這些保留在土地上，提供給人類享受生活。這才是新時代的中國農業。03. 星際種族很多人可能會質疑：既然原理已經公佈，難道其他國家不能迅速複製嗎？這裡涉及到一個核心的門檻：成本。二氧化碳合成澱粉的成本主要有兩個，一是電，二是酶。先來看看電，剛才我們提到了消納綠電，那是個路子，但不足以作為解決所有人類澱粉需求的技術方案。真正讓二氧化碳合成澱粉具有光輝前景的是“可控核聚變”。現在，中國在合肥的“全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）”不斷刷新紀錄。一旦在未來幾十年內，人類實現可控核聚變，意味著我們將獲得近乎無限、價格近乎為零的廉價能源。中國就是那個最可能搶先實現的國家。再來看看酶。如果說人工合成澱粉的路徑圖是“電路圖”，那麼各種催化酶就是“處理器晶片”。在自然界中，這些酶的活性極低且極不穩定，中國科學家的核心競爭力，並不在於發現了那11步反應路徑，而在於通過蛋白質工程和定向進化，開發出了自然界中原本不存在的、具有極高工業效率的定向催化酶。這種“生物催化劑”的研發，難度不亞於光刻機。你需要通過超級電腦模擬蛋白質的折疊，需要在數以億計的變異體中篩選出性能最優的那一顆。目前，中國在合成生物學領域的投入已經進入爆發期。天津工業生物技術研究所等機構，不僅是在合成澱粉，更是在建構一個龐大的“生物元件庫”。這才是中國合成澱粉產業的護城河。所以，“無限廉價能源”+“空氣合成澱粉技術”+“催化酶工業化生產”，在這個技術上，中國將沒有對手，連帶著人類的生存模式將發生根本性顛覆。首先，就是顛覆地緣政治。在傳統地緣政治學中，土地是核心資產。在傳統的麥金德“心臟地帶”理論或斯皮克曼的“邊緣地帶”理論中，地理環境決定了國家的興衰。擁有密西西比大平原的美國，天生就具備成為糧食霸權的基礎。缺乏可耕地的國家，註定要在戰略上受制於人。所以，為了爭奪肥沃的沖積平原、為了爭奪水源，人類打了幾千年的仗。但如果糧食可以像列印檔案一樣在工廠裡源源不斷地生產出來，土地作為“生存空間”的溢價就大幅下降了。在這個新範式下，只要一個國家擁有強大的工業體系和能源獲取能力，它就能脫離土地閒置，通過合成生物學手段支撐起人口生存。你看，那麼多非洲和中東國家，就是因為乾旱和土地沙化，陷入了“貧困-飢餓-動盪”的死循環。如果未來能夠利用當地豐富的陽光資源進行大規模太陽能發電，再利用中國的合成澱粉技術，它們就能在荒漠上建立起一座座“糧食工廠”。吃飯的問題解決了，那地緣政治的矛盾就解決了大半，和平不就來了？其次，顛覆的是糧食霸權。基辛格曾經說過一句名言：“如果你控制了石油，你就控制了所有國家；如果你控制了糧食，你就控制了所有人類。”幾十年來，西方國家，特別是美國，一直把糧食作為一種隱形的戰略武器。在冷戰時期，美國就曾利用糧食禁運來遏制蘇聯。在現代，通過ABCD四大糧商控制定價權，讓開發中國家在糧食危機中因為買不起糧而政權崩潰，是屢見不鮮的劇本。在傳統邏輯下，只要人類還依賴土地種糧，就永遠無法繞開這四大糧商。因為全球最肥沃的土地在美洲，而美洲的種子、化肥、收購倉儲和跨洋運輸，幾乎全在這些巨頭的掌握之中。一旦氣候異常或地緣衝突爆發，糧價的波動往往不取決於產量的增減，而取決於糧商們的金融操縱。空氣合成澱粉技術的出現，本質上是在搞“去中心化”。為什麼糧食武器這麼好用？因為耕地是不可再生的，氣候是不可控的，一個國家的農業產能是有天花板的。但是，“人工合成澱粉”技術，直接掀翻了這個天花板。當澱粉的生產從“廣袤的農田”收縮到“緊湊的工廠”，糧食生產的半徑被極大地縮短了。工廠可以建立在銷區附近，可以建立在沙漠邊緣，甚至可以建立在電力充足的工業區。這意味著，過去那種“巴西種豆、美國定價、中國購買、全球航運”的長鏈條貿易模式，將被“本地生產、本地消費”的工業模式所取代。一旦中國大規模推廣這項技術，四大糧商控制世界的能力，將被大幅削弱。當澱粉不再是一種稀缺的、依賴長途跨海運輸的初級產品，而變成一種標準化的、可以隨時開工生產的工業品時；當中國將這種“工廠化產糧”的技術模組化、外銷化，像輸出高鐵和基建一樣輸出“澱粉工廠”時，西方國家手裡那根“控制人類”的繩索，是不是就徹底斷了？所以，中國通過這項技術，實際上是在向世界提供一種“終極生存方案”。這種方案不僅是技術性的，更是政治性的，它讓世界無數國家真正從西方國家隱形欺壓之下解放了出來。第三，顛覆的是石油霸權乃至美元霸權。現在的全球糧食體系，本質上是“石油農業”。化肥、農藥、農業機械、遠洋運輸，每一個環節都是石油堆出來的。糧價和油價是掛鉤的，而油價是掛鉤美元的。所以，糧食霸權=石油霸權=美元霸權。中國的人工合成澱粉，走的是什麼路線？太陽能/風能/核能->電->氫->澱粉。看到沒？這是一條完全脫離石油的路線！當中國可以用自己的“綠電”生產糧食時，我們就切斷了糧食與美元石油體系的臍帶。這不僅是糧食安全，這是金融安全，中國不再需要那麼多外匯儲備，也不用那麼依賴美元！未來，人民幣的錨，也許不再僅僅是龐大的工業品，還將包括我們向世界提供的、以千瓦時計價的糧食生產能力！如果我們把眼光投向更遙遠的未來，空氣合成澱粉甚至是人類成為“多行星物種”的關鍵門票。馬斯克總是談論火星移民，但大家都知道這是扯淡。火星上沒有肥沃的土壤，沒有氧氣，只有稀薄的大氣，而那大氣中95%都是二氧化碳。如果在火星上開展傳統農業，需要建立巨大的加壓溫室，土壤改良需要幾個世紀。但如果使用中國這種空氣合成澱粉的技術呢？邏輯就完全變了。火星上有無窮無盡的二氧化碳，只要有了核聚變電池提供的能量，人類就可以在火星基地裡直接“列印”出澱粉。這樣，人類才能真正走向星辰大海。從這個意義上說，中國在天津實驗室裡邁出的一小步，實際上是整個人類文明史的一大步。當我們不再被束縛在地球表面那層薄薄的土壤之上，當我們能夠從空氣中、從任何有碳源的地方提取熱量，人類的擴張範圍，將不再受限於生物圈的承載力！我們，將成為真正的“星際種族”！04. 文明的航向寫到最後，我不禁想起了電影《流浪地球》。在電影裡，為了應對太陽危機，人類不得不依靠重聚變發動機產生的能量來製造蚯蚓干充飢。蚯蚓干，那玩意想想就噁心。現實中的中國科學家走得更遠，也更優雅，我們在用工業化思維，來解決糧食問題。我們不相信土地的恩賜是永恆的，我們只相信生產力的提升是無止境的。這種技術背後，折射出的是中國特有的解決問題的方式：面對資源匱乏，我們不走擴張掠奪的老路，而是通過科技進步向微觀世界要產出，向工業體系要效率。從實驗室的試管到天津的噸級中試線，這一步跨出，意味著中國正在從底層邏輯上重新定義“農業”。這也許沒有戰場上的炮火連天那麼引人注目，但其影響力將穿透世紀。它預示著一個新時代的到來：在這個時代，人類將真正掌握自己的命運，不再受制於土地的貧瘠，不再受制於氣候的變幻，不再受制於地緣的博弈。中國的目標，從來不是在舊秩序裡分一杯羹，而是通過顛覆性的技術革命，為全人類創造一個全新的、基於工業理性的生存範式。這才是真正的“大國重器”。它不直接殺傷任何人，它只是靜默地在工廠裡運轉，通過每一個分子的精準拼裝，把人類從上萬年的匱乏陰影中拉出來。這場由中國發起的農業革命，終將改變人類文明的航向。 (格上財富)
