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仿生叶转化效率比自然光合作用高10倍

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发表于 2019-1-9 09:59:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
地球上的树木不断通过光合作用,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放出氧气。自身能够获得能量,又能够净化环境,而树叶则是树木进行光合作用的主要场所。
美国哈佛大学的研究小组开发出一种人工仿生叶,据称该装置能“吃”进二氧化碳产出生物乙醇,效率比自然光合作用高出10倍。如果得以推广,将能在一定程度上缓解全球变暖和能源短缺问题。
哈佛大学化学家丹尼尔·诺塞拉和他的团队,联手哈佛大学医学院的生物学家帕梅拉·西尔弗的团队制造出了一种神奇的“活电池”。这种被他们称之为仿生叶装置,能够利用太阳能电池板所提供的电力,把水分解为氢气和氧气,而系统内的微生物以氢为食,能把空气中的二氧化碳转化为生物燃料。
而在2015年的报道中,该小组在新型叶子中使用了一种酶,可从NADPH中分离出质子和电子,并进入下一个循环,与二氧化碳结合形成异丙醇。不过该系统所使用的镍—钼—锌催化剂在参与化学反应后,可能会产生一定的副作用让参与反应的微生物中毒,从而影响后续进程。因此,他们一直在寻找更好的催化剂。
研究人员最近在发表于《科学》杂志上的论文中描述了一种钴磷合金,该材料一直在塑料和金属部件加工中作为防腐涂料。借助这种新型的催化剂,研究人员对仿生叶进行了改进升级,让其生产乙醇的效率提高了10%以上。据称,每千瓦时的电能让升级版的仿生叶消化130克的二氧化碳,产出60克的异丙醇燃料。这种转化效率大约是自然界光合作用的10倍以上。
诺塞拉表示,通过消耗空气中的二氧化碳来产生燃料,新的生物反应器技术不但能帮助缓解全球变暖问题,还能产生更清洁的能源,解决能源短缺问题,可谓一石二鸟。为便于商业化推广,他们还将对该技术做进一步的优化。
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