喝西北风真能饱？空气造粮产量竟比土壤种植高10倍

历来有句调侃叫“难道喝西北风就能饱”，而如今，科学家们成功向空气索要了食物，而且产量是土壤种植的10倍，同时更加环保，十分有助于气候、水源、生物多样性保护与可持续性发展。

凭“空”而来，“西北风”喂饱了谁？

这看起来像是魔术般无中生有的“空气产粮”，在巧 妙利用太阳能、微生物与空气中的二氧化碳后，还真能实现。这个设想也来历已久，曾起源于1960年代的航天工业开发，并在环境保护愈发备受重视的近几年内，得到了科学家们的更多关注，例如希望在2023年之前建立空气产粮的示范性工厂的芬兰“太阳能食物”（Solar Foods）项目。

来自德国马克斯·普朗克分子植物生理学研究所（Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology）、意大利那不勒斯费德里科第二大学（University of Naples Federico II）、以色列魏茨曼科学研究所（Weizmann Institute of Science）和以色列波特环境与地球科学学院（Porter School of the Environment and Earth Sciences）的研究人员，也参与了上述“太阳能食物”项目。他们制造了一个空气产粮系统，利用太阳能电池板的电力与空气中的二氧化碳，来喂养一种能创造可食用蛋白质的细菌，最后把这些细菌加工成干燥的蛋白质粉末以供食用。过程中，他们对比了该系统所产的蛋白质与土壤种植作物大豆蛋白质的产量效率，发现前者是后者的10倍，并且，前者提供的食物热量是传统作物（包括玉米、小麦等）的2倍左右。

由细菌制得的蛋白质粉末 图 | Solar Foods

这“西北风”，喂饱了细菌，然后再让细菌喂饱人类。

研究人员们保守估计，空气产粮系统每年每公顷能生产15吨蛋白质，足以养活520人。相比之下，一公顷的大豆可以生产1.1吨蛋白质，供养40人。即使在像英国这样日照水平相对较低的国家，每公顷的微生物蛋白质产量也至少是植物的5倍。

微生物已经被用来制造许多普通食品，如面包、酸奶、啤酒，不过，对于微生物制造的蛋白质，科学家们对其消费前景也有不同意见，有些人认为这种蛋白质可能营养不够全面。

'我们认为微生物食品是非常有前途的，将成为解决潜在食品危机的主要贡献者之一。”领导这项研究、来自马克斯·普朗克分子植物生理学研究所的Dorian Leger说，“比如运动后，若给我提供一种细菌蛋白奶昔，我就会吃。”

省水省肥省空间，还有望进一步降价

随着全球人口的增长，传统农业与畜牧业不断与森林争夺土地，野生动物栖息也地不断被压缩。而目前全球约8亿人营养不良，粮食安全是人类未来几十年的“关键问题”；同时，畜牧业以及动物食品与乳制品的生产不仅会造成水体污染，还会产生大量温室气体并加剧气候危机。

就大豆而言，作为蛋白含量最高的主食作物，被广泛地用于动物饲料，有大量森林被砍伐用于其的种植；但大豆的能源效率并不高，一般情况下，这种主食作物只能将大约1%的太阳能转化为可食用的生物质。

大豆 图 | 摄图网

但在空气产粮系统中，太阳能电池板的电能转化率约为20%，且只使用了土壤作物所需水的1%和一小部分肥料。研究人员认为，该系统高度有效地利用了土地、水和肥料，可以在任何地方部署，而不仅仅是在阳光强烈或土壤肥沃的国家。

“这将很可能对环境产生非常有益的影响。”Dorian Leger说，“如果你在亚马逊地区有10平方公里的大豆田，那么你可以把其中1平方公里变成太阳能电池板进行空气造粮，并在剩下9平方公里重新造林。”将食物生产与土地使用分开，退耕还林，能大大有助于气候、环境与生物多样性的保护。

不过，研究人员表示，目前微生物蛋白质的成本虽然与人类食用蛋白质（如乳清或豌豆）大致相同，但比动物饲料蛋白质要贵几倍，未来技术改进将有望降低成本，并还能进一步提高产量。他们还将继续进行规模测试，特别是捕捉空气中二氧化碳的效率，同时还要确保用过的太阳能电池板能够被回收利用。

这项研究被发表于近期的PNAS上。

编辑整理 冬青子
排版 杨 周
责任编辑 羽 华

参考资料：

1.https://www.theguardian.com/environment/2021/jun/21/microbes-and-solar-power-could-produce-10-times-more-food-than-plants

2.https://www.pnas.org/content/118/26/e2015025118

3.https://www.newscientist.com/article/2281730-we-can-make-food-from-air-and-electricity-to-save-land-for-wildlife/