第83章 人工合成澱粉技術,徹底解決糧食問題

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  【恭喜宿主進行月簽到,獲得了高級簽到獎勵:兩千萬米元已經存入資金庫,黃金五十公斤,C60-C140混凝土完整技術圖紙。】


  【恭喜宿主進行月簽到,獲得了高級簽到獎勵:兩千萬米元已經存入資金庫,黃金五十公斤,二氧化碳到澱粉的全合成技術。】

  十月,十一月,十二月的三次月簽到。

  林北手中的混凝土技術,早就交出去了。

  三峽水電站的圖紙,也上交,目前正在進行可行性的分析。

  至於這三個月的每日簽到還有每禮拜簽到。

  獎勵的東西,都是工業設備,陸續抵達後,也分配到了各個工廠的產業當中。

  而十二月底的簽到獎勵,在林北看來,絕對是大爆了。

  二氧化碳合成澱粉技術,絕對是降維打擊的存在,這種技術,放在年簽到,都算是大獎了。

  澱粉合成技術,指的是不依賴植物光合作用、直接從無機物或簡單有機物出發人工合成澱粉。

  在現代,種花家科學院在2021年首次實現了二氧化碳到澱粉的全合成,核心路徑是化學-酶法,用二氧化碳和氫氣作為原料,經過多步催化反應生成澱粉。

  林北拿到這套技術,它包含的不只是一條反應方程式,而是完整的催化劑配方、酶製劑生產工藝、反應器設計、分離純化流程和工業化放大方案。

  這意味著現在種花家可以跳過實驗室階段,直接進入工程化階段。

  作為後來人,林北太清楚了,糧食對幾年後的種花家,意味著什麼。

  農村人口占絕大多數,人均糧食占有量長期在溫飽線上下波動,化肥和良種的推廣才剛剛起步,遇到自然災害就是大面積減產和饑荒。

  澱粉合成技術的出現,等於給糧食問題提供了另一條獨立於耕地的解決方案。

  如果合成澱粉的能耗和成本能夠壓到與糧食澱粉相當的水平,那麼種花家就不再需要每年用大量外匯進口糧食,不需要把有限的耕地全部用來種主糧,不需要為了保住糧食產量而犧牲經濟作物的種植面積。

  農村的剩餘勞動力可以更從容地向工業轉移,城鎮的糧食供應不再受制於氣候和運輸。

  在戰略層面,這意味著種花家的糧食安全第一次實現了真正的自主。

  即使外部貿易渠道被切斷,即使遭遇連續的自然災害,只要有電和原料,工廠就能生產澱粉。

  電可以從煤炭和石油來,原料是空氣中的二氧化碳和水,這兩樣東西國內都不缺。

  如果說大慶油田解決了工業的血液問題,那澱粉合成技術解決的就是全民的飯碗問題,兩者結合,種花家的生存底線被大幅抬高了。

  而且澱粉這個東西,不單單是糧食,它還是很多工業品的基礎原料。

  這個時期,工業澱粉被廣泛用於紡織上漿、造紙施膠、粘合劑生產、發酵工業和製藥。

  如果合成澱粉的成本低於農產品澱粉,那麼紡織廠和造紙廠就可以用更便宜的原料,成本下降,產品在國際市場上更有競爭力。

  發酵工業的底物來源更穩定,不需要每年看糧食的臉色決定生產計劃。

  更進一步,澱粉可以通過水解轉化成葡萄糖,葡萄糖又可以發酵成酒精、乳酸、檸檬酸等有機酸,這些是化工行業的基礎中間體。

  【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名 看書就來 TW 看書網,🅢🅗🅤.🅣🅦超靠譜 】

  有了充足的澱粉供應,種花家的生物化工產業可以直接跳過以糧食為原料的階段,進入以合成澱粉為起點的工業化生產模式。

  這還會反向影響農業結構。

  當工業澱粉不再需要從糧食中擠出來,耕地就可以用來種蔬菜、水果、經濟作物和飼料作物,農村收入結構會變得更豐富,不需要在吃飽和吃好之間做取捨。

  此外,只要種花家掌握澱粉合成技術,對全球農業貿易體系是一個巨大的衝擊。

  當時世界上最大的糧食出口國是米帝,它大量向歐羅巴和亞細洲出口小麥和玉米,這是其外交和貿易政策的重要支柱。

  如果種花家不再需要進口糧食,反而開始出口澱粉類產品,國際糧價會面臨下行壓力,米帝的農業出口會受到影響。

  更重要的是,這項技術如果對外轉讓或公開,會對第三世界國家產生巨大的吸引力。

  許多新獨立的國家面臨的首要問題也是糧食不足,而種花家如果能夠提供一套不依賴耕地、不依賴氣候的糧食解決方案,那麼它在國際道義和影響力上的得分會遠超任何軍事裝備的出口。

  當然,這種可能性不大,畢竟這種技術,是國本,基本上沒有技術外傳的可能性。

  甚至會完全保密,只出口澱粉,給需要的第三世界的國家。

  民以食為天,糧食才是根本。

  而對林北來說,一旦人工合成澱粉開始投入生產,那他將是糧食安全的終極解決者。

  這意味著林北的重要程度會從非常高變成不可替代。

  在高層決策者的眼中,他能解決的問題已經跨越了軍事、工業、農業、能源、化工、外貿等多個領域,幾乎涵蓋了國家生存和發展的全部核心環節。

  如果有人想動林北,首先要問的是:誰能接替他?答案很清楚,沒有人。

  他手裡掌握的技術鏈條不是單一領域的,而是橫跨整個國民經濟的骨架。

  一旦他不在了,那些還在圖紙上的項目要推遲幾年甚至十幾年,那些已經投產的生產線也得不到技術保障。

  這並不是說林北可以肆意妄為,而是說他的容錯空間會變得極大。

  只要他不觸碰底線,上面會容忍他任何不過分的個人行為。

  好色、好享受、偶爾打破規則,這些在普通人身上是問題,在他身上會被歸入無傷大雅的個人偏好範疇。

  因為他創造的遠大於他消耗的,所以沒人會跟他的性價比過不去。

  總的來說,澱粉合成技術交給林北,它不會立刻改變戰場態勢,不會讓前線多出一架飛機或一輛坦克,但它會從根本上降低種花家的生存成本,提高戰略彈性,重新定義糧食安全的概念。

  它的真正價值不在於技術本身,而在於它讓種花家第一次擁有了不需要看天吃飯的選擇權。

  農村改革、工業擴張、城市發展、國際地位提升,所有這些方向都會因為糧食不再是緊約束而獲得更大的空間。

  如果把林北已經拿出來的技術和這套澱粉合成技術放在一起看:

  他有石油,解決了能源。

  有發電設備,解決了動力。

  有鋼鐵,解決了材料。

  有計算機,解決了算力。

  有飛機坦克,解決了國防。

  有澱粉合成,解決了吃飯。

  六個支柱全部齊備,種花家就具備了在任何外部條件下獨立運轉的能力。

  林北已經將澱粉合成技術仔仔細細看了一遍,他需要看看,人工合成的澱粉,成本多少。

  如果成本很高,那這項技術的價值,就會大打折扣,只會成為保障,而不會成為主流。

  林北把那份澱粉合成技術的圖紙從頭到尾翻了三遍。

  大腦超算開始模擬整個合成過程,計算成本。

  他把每一項數據都單獨拎出來算了一遍,然後又在心裡把整個流程走了一遍,從二氧化碳的捕獲到氫氣電解,從酶促反應到分離乾燥,每一道工序的能耗和轉化率都落在一個具體數字上。

  計算的結果比他預期的好。

  整套工藝的原料成本很低。

  二氧化碳可以從燃煤電廠的煙道氣里捕獲,成本接近於零,因為那些煙氣本來就是要排到大氣里的,捕獲只是多了一道吸收塔和壓縮工序。

  水更便宜,電解制氫用的是電,而電是目前種花家增長最快的能源,火力發電機組正在批量投產,大慶油田的伴生氣也能發電,電價在逐年下降。

  真正決定成本的是兩樣東西,催化劑和酶。

  催化劑是貴金屬負載型的,鈀和鉑的用量不大,每噸澱粉的消耗量以克計,但單價高。

  好在催化劑可以回收再生,實際損耗率很低,平攤到每一公斤澱粉上幾乎可以忽略不計。

  酶的成本略高一些,因為酶的生產需要發酵和純化,但林北提供的圖紙里包含了一套完整的酶製劑生產工藝,用種花家現有的發酵設備就能生產,原料是葡萄糖和氨水,國內都有。

  按照圖紙上的參數,酶的用量也在不斷優化,每噸澱粉的酶成本已經在逐批下降。

  他把所有數字加總之後得出了一個初步結論:在當前的電力價格和催化劑價格水平下,人工合成澱粉的出廠成本大約是每斤一毛錢,前提是工廠達到設計產能,連續運轉,電力供應穩定。

  第二套人民幣的一毛錢是什麼概念?

  今年,糧店裡的玉米面是每斤六分錢,白面是一毛二分,大米是一毛五分。

  人工合成澱粉的價格比玉米面貴,但比白面和大米便宜,介於粗糧和細糧之間。

  但這裡面有一個關鍵區別。

  農產品的價格包含了耕地成本、種子成本、人工成本、灌溉成本、運輸成本和損耗成本。

  糧價每漲一分錢,城市居民的生活成本就跟著漲一分,農村的收入水平卻未必同步提升。

  人工合成澱粉的成本里沒有耕地和氣候的變量,它只取決於電和原料的價格,而這兩樣都是種花家正在快速增長的領域。

  如果電力價格繼續下降,澱粉的價格還會跟著降。

  一台超超臨界發電機組的度電成本已經壓到了幾分錢,後續的機組效率還在提高,碳捕獲和電解制氫的配套設備也在國產化,每道環節的成本都會隨著規模擴大而攤薄。

  林北算了一下,如果電力成本降到每度兩分錢以下,澱粉的出廠價可以壓到每斤七分以下,那就和玉米面基本持平了。

  更關鍵的是,人工合成澱粉的純度遠高於農產品澱粉。

  天然的玉米澱粉和土豆澱粉含有蛋白質、脂肪和纖維雜質,需要精煉才能用於高端工業。

  合成澱粉是純澱粉,不需要精煉,直接就能用。

  紡織廠的漿料、造紙廠的施膠劑、製藥廠的填充劑、發酵廠的底物,都可以直接用合成澱粉,省去了精煉工序的成本和損耗。

  他在大腦超算上又加了一列數字,把精煉工序省下來的成本和澱粉本身的價格加在一起對比。

  結果更清楚了,即使合成澱粉的出廠價比玉米澱粉貴一點,到了最終用戶那裡,綜合成本反而是合成澱粉更低,因為不需要脫蛋白、不需要除纖維、不需要多次洗滌和乾燥。

  他把這份計算的結果從頭到尾核對了三遍,確認沒有算錯。

  林北得出的結論很清楚,人工合成澱粉目前的價格已經具備了經濟可行性。

  它不需要等到技術成熟到極致才能用,現在就能建廠,現在就能投產,現在就能把澱粉作為一種補充性的糧食和工業原料來源。

  只要把第一座示範工廠建起來,跑通全流程,獲取真實的運行數據,就能證明這套技術是可行的。

  第一座工廠投產後,後續的複製就會快很多,因為所有設備都有現成的圖紙,所有工藝參數都是確定的,施工隊做了一遍就有經驗,產能可以逐步放大。

  第一年的產量不會高,可能只有幾萬噸,或者是幾十萬噸,但第二年就能翻幾十倍,第三年就能翻上百倍,甚至是上千倍。

  到時候不單單是工業需求,還有滿足全國大部分的口糧。

  人工合成澱粉天然澱粉在化學結構上是一樣的。

  兩者都是葡萄糖單元通過糖苷鍵連接而成的多糖,分子式相同,消化吸收途徑也相同。

  人體攝入後,唾液和胰液中的澱粉酶會把它水解成麥芽糖和葡萄糖,然後進入血液供能,這個過程和吃天然澱粉沒有區別。

  但是在口感上會有一些差異,因為天然澱粉來自不同的植物品種,顆粒大小、直鏈和支鏈澱粉的比例、糊化溫度都不相同,所以煮出來的口感有粘稠、軟糯、爽滑等區別。

  人工合成澱粉目前只能控制分子量範圍,暫時還做不到精確模擬特定植物品種的質構特性,初期產品的口感會更接近工業精製澱粉,糊化後比較清透,粘性適中,沒有特殊風味。

  林北的食神傳承本能下,他還沒有搞出人工澱粉,就已經能夠根據人工澱粉的特性,製作專門口感的糧食。

  安全性方面,人工合成澱粉的純度更高,不含天然澱粉中可能存在的蛋白質過敏原、黴菌毒素和農藥殘留,理論上更乾淨。

  如果酶製劑和催化劑在最終產品中殘留量控制得當,它甚至比大多數天然澱粉更安全,因為整個生產過程是封閉的、可控的,沒有農田環境中的污染風險。

  林北也是將整個人工合成澱粉的全工序,以及將來所有應用場景都過了一遍,然後拿起電話撥了一個號碼,接通後說了一句:「首長,有一份新圖紙,需要當面匯報,內容和糧食、工業澱粉,事關百年國策。」

  電話那頭鄒百里乾脆的說了一句:「現在過來。」

  林北掛掉電話,把圖紙和計算草稿裝進公文箱,下樓上了大G。

  車子穿過京城的街道,在紫禁城側門進入,哨兵看到他的車牌就直接放行了。

  他走進鄒百里辦公室的時候,鄒百里正在看一份文件。

  看到林北進來,鄒百里放下鋼筆,目光落在林北手裡的公文箱上。

  林北沒有寒暄,把公文包放在茶几上打開,抽出那捲澱粉合成技術的圖紙攤開在桌面上。

  他開口說了一句:「首長,我研發了一套完整的人工合成澱粉技術,直接從二氧化碳和水合成澱粉,不需要耕地,不需要陽光,只需要電和原料。」

  鄒百里沒有問林北什麼時候開始研發的,也沒有問這套技術的可靠性,簡單看了一下圖紙,站起來說了一句:「跟我走。」

  林北把圖紙收回公文箱,跟在鄒百里身後出了辦公室。

  兩人穿過走廊,沿著樓梯上了二樓,在一扇深棕色的木門前停下來。

  門口的警衛看到鄒百里便側身讓開,推開了門。

  魏仁同志正坐在辦公桌後面看報紙,聽到腳步聲抬起頭來,看到鄒百里和林北一起進來,便放下報紙,摘下老花鏡擱在桌上。

  鄒百里沒有坐下,直接走到辦公桌前說了一句:「林北同志研發了一項新技術,需要您親自看。」

  魏仁同志的目光轉向林北,林北走上前,再次把圖紙從公文包里取出來,攤開在桌面上。

  魏仁同志低頭看著那捲圖紙,翻了幾頁,目光在那些反應方程式和流程圖上逐行移動。

  辦公室里安靜了片刻,只有翻動紙張的聲音和暖氣片裡水循環的咕嘟聲。

  他看完之後沒有立刻說話,抬頭看了林北一眼,開口問了一句:「這東西,真的能造出糧食?」

  林北說:「造出來的是澱粉,和玉米澱粉、土豆澱粉在化學結構上沒有區別,人體可以消化吸收,也能當工業原料用。」

  魏仁同志的手指在圖紙邊緣敲了兩下,然後拉開辦公桌旁的椅子,示意林北坐下來:「你仔細說說,這東西是怎麼做出來的,成本多少,需要什麼條件。」

  林北在旁邊坐下,把計算的結果從頭到尾講了一遍,從二氧化碳捕獲到酶促反應,從電力消耗到催化劑回收,從每斤一毛錢的出廠價到電力成本下降後的價格預期。

  他說完之後又補充了一句,現有的火力發電廠排放的煙道氣里就有二氧化碳,大慶油田的伴生氣和化工廠的尾氣也是碳源,原料不缺。

  魏仁同志靠在椅背上,把那張成本估算的草稿拿在手裡又看了一遍。

  他放下那張紙,轉而看著林北,目光炯炯有神,說道:「這東西一旦做出來,全國的口糧就不需要靠天收了。」

  林北點了點頭:「不需要全部替代,但可以作為穩定的後備來源,遇到災年可以補缺口,平時可以作為工業原料,釋放耕地壓力。」

  魏仁同志把那頁計算草稿折好夾進圖紙里,手指在封面上停了一下,然後說了一句:「這件事,從現在開始列為最高機密,由林北同志直接向我負責。」

  他看向林北:「你先回去,把全套技術資料整理成正式的項目文件,包括設備清單、工藝流程、工廠設計標準和分階段建設方案,整理好之後直接送到我或者老鄒那邊,不走中間環節。」

  林北嚴肅的點點頭,人工合成澱粉,實在是太重要了,它將徹底解決了種花家幾千年來,都沒有徹底解決的糧食問題。

  一旦真的開始全面生產,林北可比肩古之聖人。

  「我好奇,這人工合成澱粉,好吃嗎?」一旁的鄒百里開口說道。

  魏仁也是將目光放在了林北身上。

  林北很認真的詳細解釋道:「澱粉不是麵粉,有本質的區別。  這是因為麵粉當中有麵筋蛋白的存在,麵粉加水揉成團後能形成彈性網絡結構,可以拉長、擀薄、發酵膨脹,做出饅頭、麵包、麵條、餃子皮這些有筋道、有彈性的麵食。

  而澱粉是從穀物或薯類中提取的純碳水化合物,不含蛋白質、脂肪和纖維,只有澱粉分子。

  加水加熱後它只會糊化變稠,不會成團、不會起筋、不會發酵膨脹。

  用純澱粉做饅頭是蒸不起來的,蒸出來是一坨死麵疙瘩,沒有蓬鬆感,咬下去是粘的、實的。

  人工合成澱粉做出來的是純澱粉,不是麵粉。

  它可以替代天然澱粉的用途,紡織上漿、造紙施膠、製藥填充、發酵制酒精、做勾芡用的澱粉、做涼粉和粉條這些。

  但直接用它做饅頭、麵包、麵條,口感會差很多,因為沒有麵筋蛋白支撐結構。

  想要解決問題的辦法有兩個。

  一個是把人工合成澱粉和天然麵粉按比例混合,比如摻入百分之二十到百分之三十的合成澱粉,做出來的麵食口感變化不大,但可以節省一部分糧食。

  另一個是單獨用人工合成澱粉做那些不需要麵筋筋道的食品,比如米粉、米線、涼皮、糕點、餅乾、膨化食品,這些品類對筋度要求低,純澱粉反而口感更細膩。

  我打算將來進一步研發人工合成蛋白,把麵筋蛋白也合成了,那時候才有可能完全替代麵粉。

  目前這套技術解決的是澱粉供應問題,不是全部糧食問題。」

  林北的詳細解釋,讓兩人頓時都聽明白了。

  人工合成澱粉,確實是口糧,雖然不是大米,也不是麵粉,但是可以是米線,米粉,涼皮糕點,這些就是糧食。

  米線和米粉,就是主糧,而且看看市面上,米線和米粉,賣得可比糧食貴多了。

  百姓們沒有幾個不愛吃的。

  真到了要堂堂吃米粉和米線的時候,誰會嫌棄,絕對會愛得不行。

  又不是沒一頓都要吃大米,饅頭,包子和麵包。

  而且林北也說了,以後可以解決澱粉沒有麵筋蛋白的問題,到時候澱粉可以變成麵粉,那更是一點問題都沒有了。

  「如果現在開始建廠,最快什麼時候能出第一批產品?」魏仁問道。

  林北說:「設備可以現造,圖紙上所有的反應器、分離塔和乾燥設備都不複雜,機械廠拿著圖紙就能加工,關鍵設備是酶製劑的發酵罐,現有藥廠的發酵設備稍加改造就能用,第一批示範工廠如果選址在電廠附近,直接利用煙道氣中的二氧化碳,從開工到出產品,最快六個月。」

  魏仁同志沒有追問細節,走到窗邊給自己點了一根煙,背對著林北開口說了一句:「你剛才說,這東西一旦規模化生產,可以釋放耕地壓力。」

  林北說:「工業澱粉不再需要從糧食里擠出來之後,那些原本種玉米和土豆用來提取澱粉的土地,可以改種蔬菜、水果、油料和飼料作物,農村的收入結構會變,不需要在吃飽和吃好之間二選一。」

  魏仁同志轉過身來,看著林北,說了一句:「這件事你全權負責,人力和物資直接向老鄒申請,不走常規審批流程。」

  他頓了一下,又說了一句:「不過有一條,這東西在正式投產之前,不能提。」

  林北說:「明白。」

  他站起來,把公文箱合上,走到門口的時候又停了一下,回頭說了一句:「首長,第一批產品出來之後,可以先送到食堂做一批涼皮和米粉,讓大家嘗嘗,不需要告訴來源,只需要問好不好吃。」

  魏仁同志難得地露出了一點笑意,說道:「到時候,我要第一個品嘗到。」


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