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人工光合作用上最大谜题终得破解

发布时间:2019-08-15 17:56:20

  创造不发生战争的国际社会是科学技术人员背负的使命。为此,我们必须实现 人工光合作用 。

  首都大学东京人工光合作用研究中心主任、特聘教授井上晴夫坚定地说道。他是日本研究人工光合作用的领军人物。

  植物借助太阳光能的作用,利用水和二氧化碳制造氧气和有机物。我们的身体由有机物构成。食品也是有机物。石油、煤炭、天然气等化石燃料及其制成的塑料等石油化学产品都是有机物。而这些有机物全部起源于植物和藻类的光合作用。

  有机物燃烧可以发热,由此可知,有机物中可以储存能量。也就是说,天然的光合作用是以水为原料,利用可见光的能量制造出蓄能型化合物。

  而人工光合作用则是利用阳光、水和二氧化碳,制造蓄能型的有用化合物,与植物并不尽相同。

  特别是,如果能利用阳光分解水,制造氢气和氧气,无论是从能源的角度,还是从物质循环的角度来看,都是非常出色的成果。氢气在氧气的助燃下燃烧就会产生热量,并重新转化成水;以氢气为原料与二氧化碳发生反应就可以制造有机物。

  既然如此,如果能够实现人工光合作用,是不是就能避免很多意在抢夺资源的战争?这既是井上的主张,也是他长年的梦想。

  地球的能源资源分布不均,而且存量有限。但太阳光能几乎无限,并且平等地照射在每一个国家。同时,人工光合作用是使用二氧化碳制造有机物,因此还直接有助于二氧化碳的循环。人工光合作用将成为一举解决确保能源资源、防止气候变暖这两个课题的撒手锏。

  研究人工光合作用的国家项目接连上马

  井上邂逅人工光合作用,是在日本东京大学研究生院工学系研究科攻读研究生的时候。井上回忆说: 直觉马上告诉我,人工光合作用是人类应当解决的重要课题。 从那时开始,井上就一门心思地投入到了人工光合作用的研究之中。

  然而,水和二氧化碳的化学状态极其稳定,只使用太阳能将其分解,并转换成有机物并非易事。不只是井上,世界上还有很多科学家都在长年进行尝试,但直到现在,距离实用化依然是任重而道远。

  在这种情况下,2012年,为了加快人工光合作用的研发,日本接连启动了全国规模的项目。

  那就是井上作为项目负责人的文部科学省科学研究费补贴项目、新学术领域 利用人工光合作用的太阳能物质转换 (2012年~2016年度),和东京工业大学副校长辰巳敬作为总项目负责人、由经济产业省和文部科学省联合主导的 人工光合作用项目 (2012年10月~2022年度)。后者更是跨度达到10年,预算高达150亿日元,规模之大前所未有。

  井上还在同年成立了由日本国内的研究者、科学技术政策的制定者、企业及市民参加的 人工光合作用论坛 。

  从2009年开始,日本科学技术振兴机构(JST)也在推进战略性创造研究推进事业先驱项目 光能与物质转换 (2009年度~2017年度),井上任研究总负责人。如今,日本的人工光合作用研究骤然活跃起来。

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