鬆下人工光合作用技術：以二氧化碳制造終極環保燃料

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與植物一樣，利用二氧化碳生產燃料——這種夢幻般的技術能夠量產出“無碳”環保燃料。電子企業憑借新思路，實現了與植物相當的效率。

“這是算錯了吧？”2012年2月，在位於京都的鬆下尖端技術研究所，羽柴寬研究員簡直不敢相信自己的眼睛。按照計算機得出的結果，該研究所開發的人工光合作用系統的能量轉換效率達到了0.2％。這相當於豐田中央研究所開發的人工光合作用系統在半年前，也就是2011年9月創下的0.04％世界紀錄的5倍。

效率堪比植物

環保材料研究組項目經理山田由佳介紹說：“因為光催化劑採用了全新材料，數值的增加在意料之中，但沒想到會如此之高。0.2％基本與柳枝稷（一種雜草）的光合作用同級，這也就意味著達到了與植物相同的水平。”

植物的葉綠素具有吸收陽光，把二氧化碳和從地下吸收的水分轉化成氧氣、澱粉和糖等養分的作用。與之相同，使用特殊的催化劑，按照植物光合作用的原理，消耗二氧化碳，制造燃料和化學原料的技術就是人工光合作用。與利用植物原料生產生物燃料一樣，生產燃料時消耗的二氧化碳與燃料燃燒時釋放的二氧化碳相互抵消，理論上可以實現燃料的“無碳”量產。

植物的光合作用分成使用陽光制造氧氣的“光反應”和還原二氧化碳制造澱粉等物質的“暗反應”。

山田總監說：“有數據顯示，植樹造林1公頃1年可以減少10噸二氧化碳，這種人工光合作用系統如果鋪設1公頃，在理論上可以吸收等量的二氧化碳。”現在，該系統生成的產物是染料和香料的原料——有機化合物甲酸。如果鋪設1公頃，1年可制備甲酸為9000升。在未來2年，該公司計劃繼續進行開發，不再利用該系統制備甲酸，而是制備與之等量的酒精。

制備的過程如下。首先，向沒入水中的光催化劑照射陽光，把水分解成氧氣和氫離子。其間同時還會產生電子。氫離子移動到交換膜上，電子通過電線移動到對二氧化碳進行還原的光催化劑上。此時，二氧化碳從外部輸入，與氫離子發生反應生成甲酸。電子在二氧化碳與氫離子生成甲酸的過程中被消耗掉。

植物的光合作用分為兩個階段：①在陽光作用下將水分解成氧氣、電子、氫離子的“光反應”﹔②消耗分解電子、氫離子的能量，利用二氧化碳合成澱粉等物質的“暗反應”。

從1970年代至今，科研人員對植物光合作用第一階段的“光反應”反復進行了研究。目的是為燃料電池等制備作為燃料的氫氣。研究表明，在植物光合作用中，植物利用陽光分解水時，一種叫做“錳簇”的物質發揮著催化劑的作用。但是，由於太過微小，錳簇的構造一直無人知曉。