本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
创新的语言通常强调颠覆——淘汰低效产业,并用更精简、技术更先进的版本取而代之。颠覆性变革在能源产业中最为复杂和重要,它对我们的生活方式的方方面面都产生了影响,涉及全球工业、经济和气候。当今合成生物学的一个主要焦点是生物燃料的设计和生产,以颠覆当前的石油开采方式,并朝着更碳中和的能源未来迈进。生物燃料不仅要颠覆细胞代谢网络的复杂性,还要颠覆全球能源生产复杂的政治、经济和技术网络。正如科学社会学家阿德里安·麦肯齐所说,“事实证明,生物燃料是非常棘手的思考对象。”
麦肯齐在他最近发表于《生物学和生物医学科学史与哲学研究》期刊的论文《合成生物学与生物燃料的技术性》中,考察了生物燃料产业中的三家初创公司——合成基因组学公司、艾米瑞斯公司和焦耳无限公司——作为案例研究,探讨了合成生物学和生物燃料“如何产生、变化和持久”,并提出了“合成生物学如何将潜在的技术对象转化为实际的技术对象?”的问题。
这些公司设计和销售其产品的方式,无论是目前正在生产的产品,还是新技术承诺的未来产品,都突显了生产能源所必需的技术组合和供应链,并提出了关于未来的不同的“如果……会怎样?”的问题。然而,虽然生物燃料公司提出了在酵母桶或藻类池塘中生产燃料的方式的颠覆性变革,但它们仍然依赖于许多支持我们当前基础设施和产业的网络。麦肯齐写道:
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虽然合成生物学可能会提出生产下一代生物燃料的革命性方法,但这些燃料是航空、公路运输和航运等相互关联的大型技术系统的一部分,这些系统已经形成了一个世纪或更长时间。在某些方面,无论合成生物学多么具有革命性,它在改变广泛的社会技术运输系统方面都几乎无能为力……下一代生物燃料与现有运输社会技术系统之间的紧密契合意味着合成生物学承诺的“革命性”创新很可能只是为了改变甚少。
目前的生物燃料研究人员对他们未来的产品如何融入燃料管道和运输基础设施有着广泛的设想,从需要采用完全不同类型的运输管道、汽车燃料电池和加油站的氢气生产,到可以“直接替代”成熟的石油基础设施而无需太多加工的“石油复制品”柴油燃料。在埃克塞特大学和石油公司壳牌的研究人员最近发表的论文中,部分资金来自壳牌研究的资助,这些石油复制品是在大肠杆菌中以加工过的糖为原料生产的,这不仅将这些分子置于当前的燃料和运输基础设施中,而且也置于生产生物分子供应链所需的糖的农业系统中。在该论文的结论和新闻采访中,研究人员明确指出,完成这项工作以及扩大这种分子的生产规模需要许多基础设施——政治、经济、技术和生物。
要真正颠覆燃料生产方式并超越复制石油工业的系统,还需要做更多的工作。在思考生物燃料并使碳分子的来源和燃料分子的键能可见化的过程中,我们可以提出新的“如果……会怎样?”的问题,并开始想象新的工业生态系统。正如麦肯齐在他的文章结尾所说,“[生物燃料]将许多事物联系在一起,不是为了创造全新的或迄今为止无法想象的东西。恰恰相反,它们以仍然可以转化的方式制造出熟悉的东西——燃料。”