利用二氧化碳、水和阳光生产乙醇

近期,英国剑桥大学（the University of Cambridge）化学系研究人员开发了一种基于 " 人造树叶 " 的太阳能技术，可以将二氧化碳和水转化为液体燃料，并能直接作为燃料驱动汽车发动机。

据悉，研究人员们利用光合作用的力量，一步将二氧化碳、水和阳光转化为多碳燃料——乙醇和丙醇。这些燃料能量密度高，易于储存或运输。最新研究结果已于近期发表在了《自然能源》杂志上。

与化石燃料不同，这些利用太阳能制造燃料的净碳排放量为零，完全可再生，而且与大多数生物乙醇不同，它无需任何农业用地。虽然这项技术仍处于实验室规模，研究人员表示，他们的 " 人造树叶 " 是从化石燃料经济转型的重要一步。

生物乙醇是汽油的清洁替代品，它是由植物而不是化石燃料制成的。现在路上的大多数汽车和卡车使用的汽油都含有高达 10% 的乙醇。美国是世界上最大的生物乙醇生产国：根据美国农业部的数据，美国种植的所有玉米中几乎有 45% 用于乙醇生产。" 乙醇作为生物燃料虽然减排，但它们占用了可以用来种植粮食的农业用地，" 领导这项研究的 Erwin Reisner 教授说。几年来，Reisner 领导的研究小组一直在利用 " 人造树叶 " 开发受光合作用启发的可持续的零碳燃料。但此前，这些 " 人造树叶 " 只能制造简单的化学物质，比如合成气（一种氢气和一氧化碳的混合物），用于生产燃料、药品、塑料和化肥。但为了使这项技术更实用，它需要能够在一个单一的太阳能步骤中直接生产更复杂的化学物质。现在，在上述最新研究中，" 人造树叶 " 可以直接生产清洁的乙醇和丙醇，而不需要中间步骤生产合成气。

据了解，研究人员开发了一种铜钯基催化剂。催化剂经过优化，使 " 人造树叶 " 能够产生更复杂的化学物质，特别是多碳醇、乙醇和正丙醇。这两种醇都是高能量密度的燃料，易于运输和储存。尽管其他科学家已经能够利用电力生产类似的化学物质，但这是第一次仅利用太阳能和 " 人造树叶 " 生产如此复杂的化学物质。

该论文的第一作者 Motiar Rahaman 博士说：" 将阳光照射到人造叶子上，并从二氧化碳和水中获得液体燃料是一种惊人的化学反应。通常情况下，当你试图用人造叶子装置将二氧化碳转化为另一种化学产品时，你几乎总是得到一氧化碳或合成气，但在这里，我们已经能够利用太阳能生产出一种实用的液体燃料。这是一个令人兴奋的进步，为我们的工作开辟了全新的途径。"

不过目前，该设备只是一个概念验证，仅显示出适度的效率。研究人员正在努力优化光吸收器，使其能够更好地吸收阳光，并优化催化剂，使其能够将更多的阳光转化为燃料。此外，未来研究人员还需要进一步扩展该设备，以便生产大量的燃料。

Erwin Reisner 教授说：" 尽管还有很多工作要做，但我们已经展示了这些人造叶子的能力， 重要的是，我们可以超越最简单的分子，在我们从化石燃料过渡的过程中，制造出直接有用的东西。"