工业化合成粮食与人类文明新纪元

如果人类实现了工业化合成粮食，那将给世界带来什么呢？

我认为它是新时代的农业革命，跟新仙女木事件后导致人类农业产生的意义相当。人类不仅仅可以解决粮食危机，而且为迈向星辰大海做好了准备。

下面以二氧化碳人工合成淀粉为例，分析工业化合成粮食有哪些特点。

第一个特点，工业化合成粮食对电力的稳定性要求较低。

现在的农业是一年种植一季或多季，可以实现供人类一年甚至多年来食用。人工合成淀粉，是在工厂里，用水、二氧化碳、电力，合成淀粉。也就是说，可以用很短时间，就可以生产供一年或多年食用的淀粉。

因此，工业化的粮食生产对电力的稳定性相比其他生产就要低得多。只要一年内把粮食生产出来即可。

因此它可以用峰谷电生产。例如夜里电费较低，那么可以在夜里开工生产。它还可以用风电、光伏电这些稳定性非常差的电力。还有西南地区，存在水电弃电的情况。

但这些电对于工业化生产粮食就没问题，有风有太阳有水的时候，就开机生产粮食。目前电力存储的技术还不成熟，而工业化生产粮食把这些本来要浪费掉的电力变成了可以吃的食物。

这岂不是美事一件吗？

第二，对水的利用效率大大提高。

世界农业用水占比占总用水的70%。这些水大部分用于作物蒸腾和地表蒸发，利用率很低。而工业化生产粮食，因为水是在工厂里循环使用，蒸发损失很小。初步估算，其整体耗水量可能仅为传统农业的十分之一甚至百分之一。

第三，二氧化碳成了宝贝。

此前工厂产生的二氧化碳都被排入了大气，现在可以直接收集起来，用于淀粉生产。以后再也没有二氧化碳排放产生的全球变暖等不良影响了。二氧化碳都变成了钱。

第四，大大减少粮食生产需要的耕地。

现在能作为农业生产的耕地，其实需要有很苛刻的条件。例如当地需要温度不冷不热，降雨充沛，有河流、地下水作为灌溉用水，没有台风这些自然灾害，地形要平坦，便于耕作。

而工业化合成粮食，完全可以在非耕地进行。整个生产过程在一个巨大的罐子也就是生物反应器中进行，类似于啤酒发酵或生物制药。工厂可以建在沙漠、戈壁、盐碱地、城市郊区、甚至地下。只要保证水、二氧化碳、电力的供应充足，就可以生产。

那么未来人工合成粮食会是什么生产方式呢？

首先就是集中在厂区例如钢铁厂，收集工厂排出的二氧化碳。然后用管道运输到粮食生产厂区。

第二就是生产地点。

我认为有三个地点很合适。

沿海风电或太阳能资源很丰富的地区，例如江苏、河北沿海。这里可以用风电进行海水淡化和粮食生产。

广大西部地区，这里的风力、太阳能资源丰富，可以建立大面积的电站，然后工业化生产粮食。

西南省份水电丰富的地区，这里不缺水，又有水电，也非常适合。

因此以上这些地区会迎来行业发展的机遇。

前面之所以把工业化合成粮食看成是人类的农业革命，是因为它有非常巨大的意义。

首先，它可以帮助人类解决粮食安全、荒漠化、地下水超采的问题。

如果能用工业化合成粮食，那么人类基本不再担心吃不饱肚子。以后就可以不再需要有以前那么大面积的耕地，这些土地可以退耕还林、还草、还湿。因此未来世界的生态会大大好转。

人类的荒漠化主要还是因为农耕、过度放牧而产生。这些作为农牧生产的土地以后都可以进行生态修复。

2000-2015年全球土地退化、恢复评估图。中科院供图。

此外，当前人类面临着非常紧迫的粮食、水资源危机。例如，从印度到北非一带的半干旱、干旱地区，这里人口众多，而且都因为种植粮食出现了地下水超采的情况。在未来20年左右，地下水都将陆续枯竭。

2018年各流域因农业部门导致的水资源压力程度地图（联合国粮农组织官网）

前面提到工业化合成粮食对水的消耗是传统农业的10%甚至更低。未来农业需要的水会大大减少。这将有助于地下水的恢复。

所以工业化合成粮食，是一项把人类从马尔萨斯陷阱中拯救出来的伟大技术。

第二，它能帮助人类开启星舰时代。

地球是人类的摇篮。但人类不能永远呆在摇篮里。人类终将走出地球，移民月球、火星，甚至飞出太阳系。

但这里面有一个很实际的问题，怎么解决食物的供应？

在漫长的星际旅行中，不可能带上全部的食物。可行的方式是以核聚变为能源，在飞船上生产食物。

当前的人工合成淀粉仍处于实验室研究阶段，其成本据估算高达30万美元/斤，约合413万元/吨。而传统玉米淀粉的市场价格，大约在2500至3000元/吨。这相差了至少137万倍。

人工合成淀粉要实现商业化，还需要10到15年，甚至更长时间。

希望这一天早日到来。