该研究通过耦合化学催化与生物催化模块体系,创新了高密度能量与高浓度二氧化碳利用的生物过程技术。研究所副研究员、论文第一作者蔡韬表示,“按照目前技术参数推算,在能量供给充足条件下,理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量。这一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。”
该成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗。如果未来该系统过程成本能够降低到与农业种植相比具有经济可行性,将有可能会节约90%以上的耕地和淡水资源,避免农药、化肥等对环境的负面影响,提高人类粮食安全水平,促进碳中和的生物经济发展,推动形成可持续的生物基社会。
这项成果得到了国内外领域专家的高度评价。中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员赵国屏表示,“这是一项具有‘顶天立地’重大意义的科研成果。这一原创性成果,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,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。同时,也展现了合成生物学工程科学研究策略的巨大潜能,为针对重大应用目标实现中的瓶颈科技问题开展基础研究的战略导向提供了成功的范例。”
中国工程院院士、江南大学原校长陈坚认为,“这项科研成果完全颠覆了传统的淀粉生产方式。这个工作是典型的0到1的原创性成果,不仅对未来的农业生产特别是粮食生产具有革命性的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。”
美国科学促进会/《科学》杂志新闻部执行主任梅根·菲兰表示,“该研究成果将为未来通过工业生物制造生产淀粉这种全球性重要物质提供新的技术路线。”
韩国国家科学与工程院院士、美国工程院外籍院士、韩国科学技术院副院长李相烨认为,“这项工作彰显了合成生物学在生物合成途径及酶的设计方面的巨大力量也显示出将化学和生物相结合的方法对于生物基化学品和材料生产的重要性。”神户大学副校长兼教授近藤昭彦表示,“不依赖光合作用从二氧化碳到淀粉的合成无疑是我们长期追求的梦想。我们可以利用合成的淀粉生产各种各样的材料和食品这项研究成果将对下一代生物制造和农业发展产生巨大影响。”
曼弗雷德·雷兹,德国科学院院士、欧洲科学院院士以及德国马普煤炭研究所名誉教授,表示:“将二氧化碳固定并转化为有用的有机化学品是一项重大的国际挑战。这项工作不仅使该领域的研究向前迈进了一大步,同时也将天津工业生物技术研究所推向了国际顶尖水平。”
他进一步强调:“我们今天发布的成果仍处于实验室阶段,距离实际应用还有相当长的路要走。因此,后续的任务是尽快实现从‘0到1’的概念突破到‘1到10’和‘10到100’的转换,最终使其真正成为解决人类发展面临重大问题和需求的有效手段和工具。”
中国科学院副院长周琪院士也对此进行了深入的分析和指导。他指出:“虽然今天我们发布的成果还处在实验室阶段,但离实际应用还有一段距离。我们需要尽快实现从理论到实践的转变,将‘0到1’的概念突破转化为‘1到10’和‘10到100’的实际进步,最终使其真正成为解决人类发展面临的重大问题和需求的有效工具。”
值得一提的是,这项研究成果得到了中国科学院重点部署项目、天津市合成生物技术创新能力提升行动等项目前瞻性的资助和支持。这也证明了其在国家合成生物技术创新中心的科研方向中占据了重要的地位。