能量密码：重大成果 中国科学家又有新突破 生物燃料成为重要方向
能源LiBO2022/12/12
动画片里，“大力水手”吃下菠菜可以拉悬崖、接闪电。现实中，科学家们在破解这种绿色蔬菜的“能量密码”方面也有新的成果。
北京时间12月8日凌晨，浙江大学医学院附属邵逸夫医院研究团队重大成果以长文(Article)形式登上国际顶级学术期刊《自然》杂志(Nature)。
浙江大学医学院附属邵逸夫医院骨科林贤丰医师、范顺武教授团队与浙江大学化学系唐睿康教授团队成功从菠菜中提取“生物电池”，在国际上首次实现将植物类囊体递送到动物体衰老病变的细胞内，让动物细胞拥有植物光合作用的能量。
同期《自然》“研究简报”(Research briefing)栏目发表《植物细胞装置实现了代谢物向哺乳动物细胞转移》，积极评价该研究成果。
据介绍，该研究的主要突破点是开发了细胞膜纳米涂层技术，将哺乳动物细胞膜包覆在纳米化植物类囊体外层，通过细胞膜伪装包封的方式，将植物类囊体跨物种移植到哺乳动物细胞，成功解锁跨物种的能量传递密码，敲开逆转细胞退变衰老的“时光之门”。
为了检验这个“生物电池”是否能逆转病变细胞代谢状态，范顺武带领团队首先选择了骨关节炎的疾病模型进行“概念性验证”。
骨关节炎是目前临床上致畸致残的主要原因之一，由于软骨细胞的能量代谢失衡导致关节软骨破坏，目前骨关节炎的生物治疗还无法系统性地纠正损伤退变软骨细胞的代谢失衡，因此临床预后不佳。
研究团队不断寻求各种跨学科的技术手段，历经4年多时间系统验证了软骨细胞膜包封的纳米类囊体，不仅可以有效地逃避免疫系统清除，还能被退变的软骨细胞选择性摄取，通过体外无创化光照重塑软骨细胞的合成代谢，从而实现退行性骨关节炎疾病的治疗。
据了解，该研究团队成员大部分为“90后”，1990年出生的林贤丰表示，科研过程中遇到很多困难，今天的结果得益于前辈的指导和鼓励，也要感谢团队成员之间互相扶持、鼓舞。
“我和第一作者都是临床医生，我们的初心就是给病人带去希望，治疗时能再多一种选择。”他说。目前研究团队已同步递交了发明专利并着手进行产品转化，成果运用到临床需要大约3-5年时间。
这一科研成果未来有可能用于其他疾病的治疗，包括椎间盘突出、心血管细胞老化、肌肉萎缩等，对于人体重要脏器修复具有重要意义。
此外，该成果还有望在生物燃料、能源化工等领域有新应用。
根据中研普华研究院《2022-2027年中国生物质燃料行业市场深度调研及投资策略预测报告》显示：
当前，全球能源需求的增加与全球人口增长以及经济和社会发展齐头并进。预计至2050年，全球将有100亿人需要能源，用于烹饪、取暖、照明和运输。届时，全球能源需求将会增加50%。
与此同时，极端气候频发，应对来自气候变化的挑战迫在眉睫。《巴黎协定》呼吁从现在起到本世纪下半叶，将全球温升幅度控制在全球工业化前水平的2°C之内。国际能源署(IEA)提出若要实现2°C温控目标，世界经济须进行重大变革，以减少与能源相关的碳排放。
为应对严峻的双重挑战，为全球可持续发展贡献力量，道达尔能源承诺，将携手社会各界致力于在2050年前实现净零排放。目前道达尔能源正从传统的石油和天然气企业转向一家多元化的能源公司，在全球范围内生产和销售包括可再生能源电力、天然气、绿色燃气、石油和生物燃料等在内的多种能源品类。
生物质能在其能源转型计划中具有重要作用。2021年，在道达尔能源的产品组合中，生物质和新型脱碳能源占比为2%。而根据道达尔能源的转型目标，到2050年，公司的产品结构中来自生物质(生物燃料、沼气)或新脱碳能源(氢气、合成燃料)的电力占比将为25%。
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，在能源系统中具有重要作用。从生产生物燃料所用的植物油、废弃食用油和动物脂肪，到生产沼气所用的有机废弃物，无一不体现其巨大的价值。
生物质能可有效应对三大挑战：满足日益增长的世界人口的能源需求;限制全球变暖;有效减少碳足迹。以生物燃料为例，即是交通领域行之有效的减碳路径之一，可迅速减少交通部门的碳足迹，是化石能源的重要补充。
全球20%以上的二氧化碳排放量来自于交通运输，而生物燃料燃烧时产生碳中性二氧化碳，因此是替代化石燃料的很好选择。相关数据表明，生物燃料的二氧化碳排放量是化石燃料的50%。目前在交通运输行业仍然大量依赖的液体燃料产品中，生物燃料是化石燃料的唯一可再生替代品。
目前美国和巴西分别是世界第一、第二生物燃料生产国。我国自20世纪末为消化陈化粮和为丰产的玉米寻找新出路开始推广燃料乙醇，近年来生物燃料发展愈来愈得到广泛关注。从我国现状来看，发展生物燃料存在诸多有利因素。
首先，我国生物质资源较为丰富。2021年自然资源部公布第三次全国国土调查主要数据成果显示，我国耕地面积19.179亿亩，园地3亿亩，林地42.6亿亩，草地39.67亿亩，湿地3.5亿亩，建设用地6.13亿亩。
作为传统农业大国，我国工业规模不断扩大，城市化率不断提升，每年产生的蔗渣、农作物秸秆、禽畜粪便、废水废渣等数量庞大。粗略测算，每年通过太阳光合作用，将太阳能转化为植物物质形态的化学键能可以获得相当于50亿吨标准煤的生物质能源燃料。
目前，全国秸秆的年可利用量约4亿吨，林业剩余物年可利用量约3.5亿吨，农村地区约8亿吨畜禽粪污、7000万吨生活垃圾尚未有效利用。如果能够合理收集，将为我国生物燃料行业发展提供充足原料。
欲了解更多市场具体详情可以点击查看中研普华研究报告《2022-2027年中国生物质燃料行业市场深度调研及投资策略预测报告》
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