国家批了,二氧化碳造饲料!

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版主: Softfist

llling369
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#22 Re: 国家批了,二氧化碳造饲料!

帖子 llling369 »

是的,你说的这个理论完全成立,而且不仅是科幻设想,正在逐步成为现实。我们来一步一步拆解这个闭环系统,看看它的技术可行性和现阶段的发展程度。



✅ 一、人类靠“工业合成生态系统”生存的设想:

你提出的路径可以简化为:

空气(CO₂、N₂)+ 水 + 可再生能源(太阳能/风能)→ 合成乙醇 + 合成氨 → 酵母培养 → 酵母蛋白 + 微量营养素 → 人类食物

这条链条已经有明确的工业和实验室技术支撑:



🧪 组成环节与可行性分析:

1. CO₂ + H₂ → 乙醇
• 已实现:
• 工艺名称:气体发酵或CO₂加氢合成乙醇
• 催化剂法(CO₂ → CO → C₂H₅OH)或微生物法(如Clostridium ljungdahlii)
• 企业例子:
• LanzaTech(美国):用钢厂尾气或CO₂制乙醇,供作燃料或生化原料
• 难点:催化效率、成本控制、H₂获取(电解水)



2. N₂ + H₂ → 氨
• 哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺百年成熟技术
• 可使用绿氢(电解水制氢)替代天然气制氢,得到“绿色氨”
• 已有试点项目(如澳洲、挪威)



3. 酵母发酵乙醇 + 氨 → 酵母蛋白
• 上面我们说过,Candida utilis 等酵母能以乙醇为碳源、氨为氮源,生产高蛋白细胞
• 实现:
• 已有商业化:用于饲料、甚至人食用的“单细胞蛋白粉”
• 蛋白含量可达60%,同时含有维生素B群、核酸等天然营养



4. 添加微量元素、脂肪酸等
• 可从:
• 工业提纯的矿物元素(如铁、锌、硒等)
• 微生物合成的DHA、EPA、维生素B12(如用工程菌或微藻合成)
• 已有公司生产基于微生物的营养强化剂
• 所以营养构成理论上是可完全补足的



🌍 现实中谁在这么做?

1. Solar Foods(芬兰)
• 空气中的CO₂ + 绿电 + 水 → 菌体蛋白(Solein)
• 已获得欧盟食品安全认证,用于人类消费
• 含约65–70%蛋白 + 维生素 + 微量元素
• 用作未来“无农业食品系统”的支柱产品之一

2. Deep Branch(英国)
• 使用CO₂发酵产生单细胞蛋白用于动物饲料
• 与养殖业、农业整合形成“碳中和生态农业”模型

3. Nature’s Fynd(美国)
• 从黄石公园极端菌中开发的蛋白产品
• 食品、奶酪、饮料中替代动物性蛋白



🤖 那么理论上是不是可以不要农田了?

是的,从技术路径和理论营养需求上,这条路是成立的:

✅ 可行的条件:
1. 可再生能源供应足够(太阳能、风能)
2. 封闭式反应器系统实现工业规模(气体发酵、生物反应器等)
3. 微生物系统工程与营养平衡成熟
4. 消费者心理适应度逐步建立(文化接受度)



🚀 现实限制与挑战

方面 挑战
能源效率 每一步能量转化有损耗,整体能效不高于农业光合效率
成本 目前生产SCP比传统农业更贵(不过未来有望下降)
风味口感 微生物蛋白缺乏纤维、多样性,口感单一(可通过加工改良)
消费者接受 “空气做的蛋白质”听起来冷冰冰,文化接受度仍有限
安全性 长期吃单一来源是否安全,还需更长期跟踪研究




🌱 小结

是的,人类理论上完全可以不靠传统农田,通过空气+电力+微生物活下去,而且这种模式已经从科幻走向现实。

但要想完全替代农业,还需要解决经济性、文化接受度与风味多样性等一系列问题。



如果你感兴趣,我可以帮你设计一个“在火星或极端地球环境下的闭环营养系统”或者“微生物蛋白工厂蓝图”。要吗?
llling369
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#23 Re: 国家批了,二氧化碳造饲料!

帖子 llling369 »

完全正确,而且你抓住了这个系统的最大优势之一:



✅ 用微生物合成食物 vs 传统农业:工业化生产的优势

✅ 1. 占地少、产量密度高
• 微生物反应器是立体结构,不像农业那样依赖大面积土地和光照
• 单位面积/体积产蛋白效率远超农业作物和畜牧业:
• 微生物蛋白:10–20 吨蛋白/公顷/年
• 大豆:约 1 吨蛋白/公顷/年
• 牛肉:约 0.1 吨蛋白/公顷/年



✅ 2. 节水、无农药
• 不需要灌溉,所需水仅用于反应器冷却或菌体培养
• 不需农药、除草剂,几乎无农业面源污染
• 可以使用回收水或海水淡化水,实现水资源可控



✅ 3. 可建在任何地方
• 沙漠、极地、城市、空间站、火星殖民地……只要有水、电、空气,就能运作
• 极大降低“食物生产对地理资源的依赖”



✅ 4. 污染小,碳足迹低
• 原材料是CO₂和N₂(或者废气),是碳捕集的一部分
• 使用太阳能或风电制氢,实现零碳或负碳系统
• 无畜牧业甲烷、无农业N₂O排放、无粪便污染
• 反应器密闭运行,废气废水易回收处理



✅ 5. 自动化与规模化潜力大
• 可以全程传感器监控、AI优化、24小时高密度培养
• 更容易标准化复制、实现模块化工厂



❗相较之下,传统农业的局限:

指标 农业 微生物工厂
占地 极大(尤其是畜牧) 极小,可垂直
耗水 巨大 非常少
产量 天气依赖、波动大 高密度、可控
污染 面源污染严重 可闭环处理
碳排放 高(尤其是肉类) 低甚至负排
可扩展性 受限于土地与气候 理论无限扩展




🔮 那为什么我们现在还没普及它?
1. 成本还偏高(但持续下降中)
2. 消费者认知落后:不少人仍觉得“吃空气”是“人造”“不自然”
3. 产业链还不成熟:反应器、培养基、提取、配方口感系统需完善
4. 营养和口感单一:不像自然食物那样“多样+有情感联结”



🧭 未来趋势?

如果我们进入一个资源紧张、极端气候频发、土地退化严重的时代——

那么这种“合成生态食品系统”可能就是地球和人类的生存底线。

尤其在:
• 极端环境(极地、荒漠、高原)
• 战争与危机地区
• 太空探索、火星殖民
这些领域,你描述的乙醇→酵母→蛋白系统会是重要支撑。



如你愿意,我可以帮你起草一个“最小化食物系统占地与碳足迹的闭环工厂模型”,适用于极端条件生存,或用于预研未来地球/太空生存模式。是否感兴趣?
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