陽光+二氧化碳=汽油？丨玉米熊放學小報No.212

大家好，我是在曬太陽的於川。清明過後，草長鶯飛，柳綠花紅，這種時候不出來活動真是辜負了大好春光。空氣里瀰漫著勃勃的生機，金燦燦的陽光下細嫩的葉片在閃閃發亮。被嚴寒耽誤了一冬，植物們的光合作用小工廠可是急著開工呢。

從植物誕生的那天起，它們就頂會利用太陽能。綠色植物細胞里有種叫葉綠體的小工廠，能藉助陽光，把二氧化碳和水加工成儲存著能量的有機物和氧氣。人類和其它動物基本都是靠著植物的勞動成果生活。我們呼吸的氧氣，吃的蔬菜糧食瓜果梨桃，都是植物小工廠的產品。至於肉蛋奶，追根溯源其實也是來自於植物小工廠的產出，只不過中途又在別的動物那邊轉手加工了一下。萬物生長靠太陽，真是所言非虛啊。

上圖：植物細胞內的葉綠體

這些年，人類更是通過轉基因的方法提高作物的光合作用效率，讓植物體內的小工廠運轉得更歡實。比如像玉米這樣的C4植物和水稻、土豆這樣的C3植物相比，光合作用效率要高出好幾倍，科學家就把玉米體內調控光合作用的基因放到水稻身體里，水稻就無師自通地學會了玉米的光合本領，最後結出的大米也比原來多了1/5。這樣的轉基因技術，是在發揮玉米的長處，幫水稻多產糧，它不但不危險，還能讓更多人吃飽飯。

植物選擇了利用太陽能，眼光確實是相當好。太陽能取之不盡用之不竭，幾乎哪裡都有，還免費。每年太陽照射到地球上的能量是我們人類年消耗總量的6000多倍。這麼多能量，恐怕不能完全指望植物替我們收集。

有人可能要問了，既然植物的光合作用小工廠開得好好的，我們為什麼還要甩開植物，研究人工光合作用呢？直接用天然光合作用不好嗎？這是因為：天然光合作用的能量轉化效率平均只有0.25%~1%，也就是收集100份太陽能，轉化完畢到手的能量只有0.25份到1份，這個效率實在有點低。

而且，汽車不能燒木柴，發電廠也不能燒稻草。用秸稈生產燃料酒精倒也行，但作物的種植是個漫長的過程，收割、運輸、發酵、轉化也會消耗能量，倒頭來恐怕是得不償失。所以啊，要想通過光合作用利用太陽能，還是得獨闢蹊徑，比大自然做得更快更高效才行。

目前，太陽能利用的研究熱點是像植物光合作用那樣，把太陽能轉化為化學能，製造燃料，也就是人工光合作用。

現在用人工光合作用製造燃料主要有兩種方法。第一種是分解水，製造氫氣。這方面的代表是人工樹葉。

麻省理工的科學家們製造出了一種人工樹葉，把它放進水裡，受到陽光照射的一面會產生氧氣，另一面則產出氫氣。這種方法的能量轉化效率已經達到了5%，是天然光合作用的5到20倍。不過，這種方法生產氫氣的成本依然過高，還無法投入實用。

另一種方法雖然成熟度還不如第一種，但是前景卻極為廣闊。這種方法是利用太陽能將二氧化碳還原成有機燃料，比如簡單的含氧燃料甲酸、甲醇，或是烴類。我們常說的天然氣和汽油就都是烴類。利用太陽能回收二氧化碳廢氣生產汽油、天然氣，既能解決能源轉型、又能減緩氣候變暖、還能減少化石燃料開採保護環境，這豈不是一箭三雕的妙招？

根據一家實驗室的研究，用二氧化碳合成太陽能燃料雖然任務艱巨，但是只要能量轉化效率大於10%，從經濟的角度考慮就是完全可行的。科學家們可是卯足了勁，向著10%努力呢。

也許再過幾年，我們就不用再考慮石油資源枯竭的事了。太陽光不僅能照亮世界，更能成為讓人類生生不息、讓社會綠色發展的文明之光。

這裡是玉米實驗室，每天一張放學小報。