松下人工光合作用技术：以二氧化碳制造终极环保燃料

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与植物一样，利用二氧化碳生产燃料——这种梦幻般的技术能够量产出“无碳”环保燃料。电子企业凭借新思路，实现了与植物相当的效率。

“这是算错了吧？”2012年2月，在位于京都的松下尖端技术研究所，羽柴宽研究员简直不敢相信自己的眼睛。按照计算机得出的结果，该研究所开发的人工光合作用系统的能量转换效率达到了0.2％。这相当于丰田中央研究所开发的人工光合作用系统在半年前，也就是2011年9月创下的0.04％世界纪录的5倍。

效率堪比植物

环保材料研究组项目经理山田由佳介绍说：“因为光催化剂采用了全新材料，数值的增加在意料之中，但没想到会如此之高。0.2％基本与柳枝稷（一种杂草）的光合作用同级，这也就意味着达到了与植物相同的水平。”

植物的叶绿素具有吸收阳光，把二氧化碳和从地下吸收的水分转化成氧气、淀粉和糖等养分的作用。与之相同，使用特殊的催化剂，按照植物光合作用的原理，消耗二氧化碳，制造燃料和化学原料的技术就是人工光合作用。与利用植物原料生产生物燃料一样，生产燃料时消耗的二氧化碳与燃料燃烧时释放的二氧化碳相互抵消，理论上可以实现燃料的“无碳”量产。

植物的光合作用分成使用阳光制造氧气的“光反应”和还原二氧化碳制造淀粉等物质的“暗反应”。

山田总监说：“有数据显示，植树造林1公顷1年可以减少10吨二氧化碳，这种人工光合作用系统如果铺设1公顷，在理论上可以吸收等量的二氧化碳。”现在，该系统生成的产物是染料和香料的原料——有机化合物甲酸。如果铺设1公顷，1年可制备甲酸为9000升。在未来2年，该公司计划继续进行开发，不再利用该系统制备甲酸，而是制备与之等量的酒精。

制备的过程如下。首先，向没入水中的光催化剂照射阳光，把水分解成氧气和氢离子。其间同时还会产生电子。氢离子移动到交换膜上，电子通过电线移动到对二氧化碳进行还原的光催化剂上。此时，二氧化碳从外部输入，与氢离子发生反应生成甲酸。电子在二氧化碳与氢离子生成甲酸的过程中被消耗掉。

植物的光合作用分为两个阶段：①在阳光作用下将水分解成氧气、电子、氢离子的“光反应”；②消耗分解电子、氢离子的能量，利用二氧化碳合成淀粉等物质的“暗反应”。

从1970年代至今，科研人员对植物光合作用第一阶段的“光反应”反复进行了研究。目的是为燃料电池等制备作为燃料的氢气。研究表明，在植物光合作用中，植物利用阳光分解水时，一种叫做“锰簇”的物质发挥着催化剂的作用。但是，由于太过微小，锰簇的构造一直无人知晓。