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【人工光合作用】(上)最大謎題終得破解

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-10     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):136
核心提示:
網(wǎng)訊 “創(chuàng)造不發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)的國際社會(huì)是科學(xué)技術(shù)人員背負(fù)的使命。為此,我們必須實(shí)現(xiàn)‘人工光合作用’。”

  首都大學(xué)東京人工光合作用研究中心主任、特聘教授井上晴夫堅(jiān)定地說道。他是日本研究人工光合作用的領(lǐng)軍人物。

  植物借助太陽光能的作用,利用水和二氧化碳制造氧氣和有機(jī)物。我們的身體由有機(jī)物構(gòu)成。食品也是有機(jī)物。石油、煤炭、天然氣等化石燃料及其制成的塑料等石油化學(xué)產(chǎn)品都是有機(jī)物。而這些有機(jī)物全部起源于植物和藻類的光合作用。

  有機(jī)物燃燒可以發(fā)熱,由此可知,有機(jī)物中可以儲(chǔ)存能量。也就是說,天然的光合作用是以水為原料,利用可見光的能量制造出蓄能型化合物。

  而人工光合作用則是利用陽光、水和二氧化碳,制造蓄能型的有用化合物,與植物并不盡相同。

  特別是,如果能利用陽光分解水,制造氫氣和氧氣,無論是從能源的角度,還是從物質(zhì)循環(huán)的角度來看,都是非常出色的成果。氫氣在氧氣的助燃下燃燒就會(huì)產(chǎn)生熱量,并重新轉(zhuǎn)化成水;以氫氣為原料與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)就可以制造有機(jī)物。

  既然如此,如果能夠?qū)崿F(xiàn)人工光合作用,是不是就能避免很多意在搶奪資源的戰(zhàn)爭(zhēng)?這既是井上的主張,也是他長年的夢(mèng)想。

  “地球的能源資源分布不均,而且存量有限。但太陽光能幾乎無限,并且平等地照射在每一個(gè)國家。同時(shí),人工光合作用是使用二氧化碳制造有機(jī)物,因此還直接有助于二氧化碳的循環(huán)。人工光合作用將成為一舉解決確保能源資源、防止氣候變暖這兩個(gè)課題的撒手锏。”

  研究人工光合作用的國家項(xiàng)目接連上馬

  井上邂逅人工光合作用,是在日本東京大學(xué)研究生院工學(xué)系研究科攻讀研究生的時(shí)候。井上回憶說:“直覺馬上告訴我,人工光合作用是人類應(yīng)當(dāng)解決的重要課題。”從那時(shí)開始,井上就一門心思地投入到了人工光合作用的研究之中。

  然而,水和二氧化碳的化學(xué)狀態(tài)極其穩(wěn)定,只使用太陽能將其分解,并轉(zhuǎn)換成有機(jī)物并非易事。不只是井上,世界上還有很多科學(xué)家都在長年進(jìn)行嘗試,但直到現(xiàn)在,距離實(shí)用化依然是任重而道遠(yuǎn)。

  在這種情況下,2012年,為了加快人工光合作用的研發(fā),日本接連啟動(dòng)了全國規(guī)模的項(xiàng)目。

  那就是井上作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的文部科學(xué)省科學(xué)研究費(fèi)補(bǔ)貼項(xiàng)目、新學(xué)術(shù)領(lǐng)域“利用人工光合作用的太陽能物質(zhì)轉(zhuǎn)換”(2012年~2016年度),和東京工業(yè)大學(xué)副校長辰巳敬作為總項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、由經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和文部科學(xué)省聯(lián)合主導(dǎo)的“人工光合作用項(xiàng)目”(2012年10月~2022年度)。后者更是跨度達(dá)到10年,預(yù)算高達(dá)150億日元,規(guī)模之大前所未有。

  井上還在同年成立了由日本國內(nèi)的研究者、科學(xué)技術(shù)政策的制定者、企業(yè)及市民參加的“人工光合作用論壇”。

  從2009年開始,日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)也在推進(jìn)戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)先驅(qū)項(xiàng)目“光能與物質(zhì)轉(zhuǎn)換”(2009年度~2017年度),井上任研究總負(fù)責(zé)人。如今,日本的人工光合作用研究驟然活躍起來。

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