首创！将阳光和二氧化碳直接转化为可再生燃料

剑桥大学的研究人员开发出一种太阳能技术，可将二氧化碳和水转化为液体燃料，并将其作为即用型燃料直接添加到汽车发动机中。有关这一新技术的相关内容发表在了《自然能源》上。

研究人员利用光合作用，直接将二氧化碳、水和阳光转化为多碳燃料——乙醇和丙醇，此类燃料具有高能量密度，易于储存和运输。

与化石燃料相比，该太阳能燃料碳排放为零，且完全可再生；而同大多数生物乙醇相比，此类燃料也不会占用任何用于粮食生产的农业用地。

尽管该技术仍处于实验阶段，但研究人员表示，他们研发的“人造树叶”将成为化石能源经济体进行能源转型的重要一环。

生物乙醇由植物制成，不含化石燃料，因而备受追捧，被人们视为更清洁的汽油替代品。如今，道路上大多数汽车和卡车使用的汽油中乙醇含量高达10%（E10燃料）。

据美国农业部数据显示，美国作为世界上最大的生物乙醇生产国，其玉米种植总量中，近45%用于乙醇生产。

欧文·莱斯纳（Erwin Reisner）教授是该项研究的负责人，他指出：“像乙醇这样的生物燃料技术之所以引发争议，主要是因为其占用了农业用地。”

近年来，莱斯纳位于优素福·哈米德（Yusuf Hamied）化学部门的研究团队受光合作用（即植物将阳光转化为养料的过程）的启发，一直在利用“人造树叶”开发可持续的零碳排燃料。

迄今为止，这些“人造树叶”只能用于制造简单的化学物质，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）。但为了增强该技术的实用性，研究人员还需要在光照条件下，利用该技术直接生产出更为复杂的化学物质。

现在，“人造树叶”可用于直接生产清洁乙醇和丙醇，而无需生产合成气这一中间步骤。研究人员开发了一种铜钯催化剂，并对其进行优化，使人造树叶能够生产更复杂的化学物质，尤其是多碳醇乙醇和正丙醇。这两种醇都是高能量密度燃料，易于运输和储存。

此前，其他科学家已经通过电力生产出类似的化学物质，但“人造树叶”技术仅利用太阳能就能产出如此复杂的化学物质，这是界内一重大突破。

该论文第一作者莫迪亚尔·拉哈曼博士（Dr Motiar Rahaman）提供了更多细节：“将阳光照射在人造树叶上，随后从二氧化碳和水中获取液体燃料，这一化学反应令人惊叹。通常情况下，当你试图通过人造树叶设备将二氧化碳转化为另一种化学产品时，你总会得到一氧化碳或合成气。但现在，我们已经成功利用太阳能生产出一种实用液体燃料。这一突破振奋人心，它为我们接下来的工作开辟了全新路径。”

目前，该设备仅是一个概念的验证，其实际效率仍有待发掘。

研究人员正在努力优化光吸收剂，使其能更好地吸收太阳光，并优化催化剂，以将更多阳光转化为燃料。

此外，研究人员还需进一步增加设备，从而实现燃料的大批量生产。

莱斯纳表示：“尽管还有很多工作要做，但我们已经展示了这些人造树叶的能力。最重要的是我们想要借此证明——在能源转型的过程中，我们可以超越最简单的分子，直接制造出实用型化学产品。”

该项研究得到了欧盟委员会玛丽·斯克多夫斯卡·居里奖学金、剑桥信托基金和温顿可持续发展物理学项目的部分支持。