Wird künstliche Stärke den Fortschritt der menschlichen Zivilisation vorantreiben?

Nach sechsjähriger Forschung ist es einem Forschungsteam des Tianjin Institute of Industrial Biotechnology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erstmals gelungen, Stärkemoleküle künstlich im Labor zu synthetisieren. Dieses Ergebnis wurde am frühen Morgen des 24. September online im amerikanischen Magazin Science veröffentlicht.

Die Synthese künstlicher Stärke ist ein typischer, origineller Durchbruch von 0 auf 1. Wenn dieses Forschungsergebnis in die kommerzielle Produktion überführt werden kann, wird es einen revolutionären Einfluss auf die zukünftige Landwirtschaft, insbesondere die Lebensmittelproduktion, haben und einen Meilenstein für die Entwicklung der globalen Bioproduktionsindustrie darstellen. Es könnte auch den Entwicklungsprozess der menschlichen Zivilisation beschleunigen.

(Fotoquelle: Visual China)

Der Mensch hat sich von der primitiven Zivilisation zur landwirtschaftlichen Zivilisation und zur industriellen Zivilisation entwickelt und befindet sich nun auf dem Weg zu einer höheren Stufe der industriellen Zivilisation – der ökologischen Zivilisation. Obwohl die industrielle Zivilisation der Menschheit ausreichend Nahrung und Wohlstand beschert hat, hat sie gleichzeitig eine übermäßige Beanspruchung der Ressourcen und der ökologischen Umwelt der Erde zur Folge. Um die ständig steigenden Bedürfnisse der Menschheit zu erfüllen und gleichzeitig eine nachhaltige Entwicklung sicherzustellen, bedarf es eines Mittels, das der landwirtschaftlichen und industriellen Zivilisation überlegen ist.

Stärke ist im täglichen Leben allgegenwärtig. Es ist nicht nur Hauptbestandteil von Lebensmitteln, sondern auch ein wichtiger Industrierohstoff. Kochgewürze, Hautpflegekosmetik, Zeitschriftencover, Kapselhüllen, Textilien aus Baumwollgarn ... Stärke wird in allem verwendet. Weltweit gibt es etwa 30.000 Produkte, die Stärke als Rohstoff verwenden. Die Fähigkeit, Stärke künstlich zu synthetisieren, bedeutet, dass die Nahrungsmittelproduktion von der Landwirtschaft auf die industrielle Produktion umgestellt werden kann. Künstlich synthetisierte Stärke verwendet hochkonzentriertes Kohlendioxid aus Wärmekraftwerken und Zementwerken als Rohstoffe, wandelt Sonnenenergie mit geringer Dichte in hochdichte Elektrizität/Wasserstoffenergie um, bildet einfache Kohlenwasserstoffe und synthetisiert dann Stärke aus Kohlenwasserstoffen. Offensichtlich ist die Produktion künstlicher Stärke ein großer Schritt in Richtung ökologischer Zivilisation. Es ist hocheffizient, verursacht weniger Umweltverschmutzung, benötigt weniger Energie und nutzt zudem das Treibhausgas Kohlendioxid.

Vorläufige Labortests zeigen, dass die Effizienz künstlich synthetisierter Stärke etwa 8,5-mal höher ist als die der herkömmlichen landwirtschaftlichen Stärkeproduktion. Unter der Voraussetzung einer ausreichenden Energieversorgung und gemäß den aktuellen technischen Parametern entspricht die jährliche Stärkeproduktion eines 1 Kubikmeter großen Bioreaktors theoretisch der jährlichen Stärkeproduktion von 5 mu Maisfeldern in meinem Land.

Vielleicht 50 Jahre später, an einem bestimmten Tag im September 2071, möchte eine in Peking lebende Dame eine Bestellung für glutenreiches Mehl aufgeben. Die Produktionswerkstatt, die künstliche Stärke synthetisiert, muss lediglich den Amyloseanteil höher als den Amylopektinanteil einstellen, um die Waren schnell produzieren und ausliefern zu können. Bis dahin haben sich die Menschen möglicherweise allmählich an den Verzehr künstlicher Stärke gewöhnt, die im Geschmack und Nährwert mit Weizenmehl vergleichbar und zudem günstiger ist. Gleichzeitig könnten die Städte im ganzen Land praktisch smogfrei sein und die Sommer nicht mehr so ​​heiß sein, weil die hohen Kohlendioxidkonzentrationen, die von der industriellen Produktion wie Wärmekraftwerken, Stahlwerken und Zementwerken ausgestoßen werden, zur Herstellung von Nahrungsmitteln für die Bevölkerung genutzt werden. Der Himmel wird blauer, das Wasser grüner und auch das Leben und die Produktionsmethoden der Menschen werden sich ändern.

Andererseits wird die groß angelegte künstliche Synthese von Stärke, nachdem das Ernährungsproblem der Menschheit gelöst ist, auch den Transfer der menschlichen Zivilisation bzw. ihre Integration mit anderen Zivilisationen fördern. Da die Menschheit in den Weltraum aufbricht, um außerirdische Zivilisationen zu erforschen und ihren Lebensraum zu erweitern, kann künstlich synthetisierte Stärke den Ernährungsbedarf der Menschen für die Weltraumforschung weitgehend decken. Tatsächlich bietet es auch die Grundlage und Möglichkeit für die Entwicklung der menschlichen Zivilisation nach außen sowie für die Kommunikation und Integration mit außerirdischen Zivilisationen.

Vielleicht noch 50 Jahre später, an einem bestimmten Tag im September 2071, ist eine Space-Shuttle-Startstation im Nordwesten Chinas in Betrieb. Chinas Shenzhou 501 bereitet sich auf den Start ins All vor und ist bereit, zu einem anderen Planeten außerhalb des Sonnensystems, Kepler-62e, zu fliegen, um ihn zu erkunden. Dieser Planet ist der Erde sehr ähnlich. Dieser Planet ist größtenteils von Ozeanen bedeckt, hat Erd- und Felsoberflächen, einen bewölkten Himmel und ein warmes und feuchtes Klima. Daher ist dies ein idealer Ort für Menschen, um außerirdisches Leben zu erforschen und Kontakt aufzunehmen.

Der Flug zu Kepler-62e könnte anderthalb Jahre dauern. Während der Vorbereitungen am Boden wurden in der Kabine des Shenzhou 501 fünf 1-Kubikmeter-Generatoren für künstliche Stärke und mehrere Wassergeneratoren installiert. Stellen Sie sicher, dass es den Astronauten und Forschern während der gesamten Reise zu Kepler-62e weder an Nahrung noch an Wasser mangelt. Dies ist ein ideales Anwendungsszenario, um das menschliche Leben zu verändern und die Entwicklung und Transformation der menschlichen Zivilisation zu fördern, nachdem künstliche synthetische Stärke populär geworden ist und zum Hauptnahrungsmittel der Menschen geworden ist. Ob dies erreicht werden kann, bedarf möglicherweise langfristiger Anstrengungen.

Künstlich synthetisierte Stärke ist nur ein guter Anfang. Nur wenn die Effizienz der Nutzung elektrischer Energie aus Kohlendioxid zur Stärkesynthese um ein Vielfaches und die Kohlenstoffumwandlungsrate der Stärkesynthese um ein Dutzend Mal gesteigert wird, kann es, berechnet auf Input und Output, mit dem landwirtschaftlichen Anbau konkurrieren. Auf diese Weise können über 90 % der Ackerflächen und Süßwasserressourcen eingespart und negative Auswirkungen von Pestiziden, Düngemitteln usw. auf die Umwelt vermieden werden.

▲Der assoziierte Forscher Cai Tao vom Tianjin Institute of Industrial Biotechnology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zeigt künstlich synthetisierte Stärkeproben im Labor (Foto aufgenommen am 16. September). Foto von Jin Liwang, Reporter der Nachrichtenagentur Xinhua

Derzeit erfordert die künstliche Stärkesynthese mindestens zehn Arten von Enzymen, um Methanol mit einem Kohlenstoffatom schrittweise in Dihydroxyaceton mit drei Kohlenstoffatomen, weiter in Glucosephosphat mit sechs Kohlenstoffatomen und schließlich in Stärke umzuwandeln. Darüber hinaus sind an diesem Prozess 11 biochemische Reaktionen beteiligt. Wenn künstliche Stärke zu einem Nahrungsmittel werden soll, das weniger kostet, denselben Ertrag bringt und einen besseren Nährwert und Geschmack aufweist als landwirtschaftliche Produkte wie Weizen, Reis, Mais usw., sind daher noch technische Verbesserungen erforderlich und es muss mehr Arbeit in die Verarbeitung des Produkts nach seiner Herstellung gesteckt werden.

Künstlich synthetisierte Stärke und ähnliche Erfindungen könnten den Fortschritt der menschlichen Zivilisation beschleunigen, doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg.

Verweise

Großer Durchbruch! Künstlich synthetisierte Stärke erscheint in Science, fünf Fragen zur neuen Errungenschaft, China Science Daily, 24.09.2021

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/465769.shtm

Geschrieben von Zhang Tiankan (Kolumnist), herausgegeben von Ji Jingjing

Produziert von: Science Central Kitchen

Produziert von: Beijing Science and Technology News | Science Plus-Kunde

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