互动科普

一片树叶、一根小草，抑或一个藻细胞，都能通过光合作用，将水、二氧化碳和阳光变成燃料。最近，科学家宣布，他们成功研制出了青出于蓝而胜于蓝的“仿生树叶”。

美国哈佛大学化学家丹尼尔·诺切拉（Daniel Nocera）的团队与哈佛大学医学院合成生物学家帕梅拉·西尔弗（Pamela Silver）的团队联手，研制了一种“活”电池，研究人员将这种结合了生物学与应用技术的电池称为仿生树叶。仿生树叶通过光伏板将太阳能转化成电能，激活催化剂后，将水分解为氧气和氢气。然后，系统中的微生物吞食氢气，并将空气中的二氧化碳转变成醇类燃料。2015年，这个团队造出了第一台人工光合作用装置，当时用1升水可以生产216毫克酒精，不过分解水用的镍－钼－锌催化剂对微生物有毒性。

于是，研究人员开始寻找新的催化剂，最近他们发现了一种更好的催化剂——钴磷合金（这种混合物常作为一些塑料和金属制品的防腐蚀层）。换上新催化剂后，升级版的仿生树叶生产异丙醇、异丁醇等醇类燃料的效率提高了约10%。具体来说，每消耗1千瓦时（即1度）的电，这些微生物可以吸收130克二氧化碳，生产60克异丙醇，效率竟比自然界的光合作用高了约10倍。该成果发表在最近的《科学》（Science）杂志上。诺切拉认为，这种仿生新技术能将空气中多余的二氧化碳转变成清洁能源，既能使那些无法获得新能源的人们得到清洁燃料，也有助于缓解全球变暖和空气污染。