使用太阳光能，将水和二氧化碳大规模地直接合成为燃料和化工原料，这种“人工光合作用”技术如今备受瞩目，其产物被称为“Solar Fuel”（光能燃料）。

“人工光合作用”并不是新名词，从提出至今，已经差不多40年了。1973年之后，受石油危机影响，人工光合作用的研究开始活跃起来。但随着石油价格的稳定，研究者逐渐减少，一时间，“人工光合作用”这个词也没人提了。然而最近几年，人工光合作用研究出现了爆炸性的发展。

2010年，美国能源部的特大型人工光合作用研究项目“人工光合作用联合中心”（Joint Center for Artificial Photosynthesis，JCAP）正式启动，预计历时5年，投资1.22亿美元。此外，欧盟、日本、韩国、中国也纷纷启动了大型研究项目。

那么，人工光合作用的研究目标究竟是什么？目前，离实用化还有多远呢？

有效利用太阳光能

人工光合作用的研究，原本只有学术上的意义，现在则普遍认为，它有望成为下一代能源技术。

今天，我们无时无刻不在大量消耗石油、天然气、煤炭等化石燃料。这些化石燃料，都是生物体在漫长的岁月中，利用光合作用将太阳光能储存起来得到的。日本大阪大学的福住俊一教授多年来从事分子层面的光合作用机制研究，他认为：“现在我们对这种能源储蓄的消耗是毁灭性的，50年间储存下来的光能，被消耗掉可能只用几分钟时间。如果把油砂（富含天然沥青的沉积砂）等非传统石油算在内，就算能够用到本世纪中期，也已经离资源枯竭不远了”。

然而，地球1小时内接收的太阳光能，就相当于人类1年的能源消耗总量。假设有一种太阳光能源系统，其能量转换效率为10%，那么只要在约70万平方公里的区域上布置这种系统，产生的能量就足以供全人类使用。不过，太阳光能比较稀薄（密度低），受天气影响大。因此，太阳光能的利用，大面积化是关键。

传统的太阳光能利用技术，包括太阳光发电、太阳能供热、生物能源等。虽然这些技术都进入了实用化阶段，但截至目前，都还无法代替化石燃料和核能发电。于是，在这三种技术之后，第四种太阳光能利用技术—人工光合作用，正在逐渐发展壮大。

（更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2012年第11期）

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