首都大學東京人工光合作用研究中心主任、特聘教授井上晴夫堅定地說道。他是日本研究人工光合作用的領軍人物。
植物借助太陽光能的作用,利用水和二氧化碳制造氧氣和有機物。我們的身體由有機物構成。食品也是有機物。石油、煤炭、天然氣等化石燃料及其制成的塑料等石油化學產品都是有機物。而這些有機物全部起源于植物和藻類的光合作用。
有機物燃燒可以發熱,由此可知,有機物中可以儲存能量。也就是說,天然的光合作用是以水為原料,利用可見光的能量制造出蓄能型化合物。
而人工光合作用則是利用陽光、水和二氧化碳,制造蓄能型的有用化合物,與植物并不盡相同。
特別是,如果能利用陽光分解水,制造氫氣和氧氣,無論是從能源的角度,還是從物質循環的角度來看,都是非常出色的成果。氫氣在氧氣的助燃下燃燒就會產生熱量,并重新轉化成水;以氫氣為原料與二氧化碳發生反應就可以制造有機物。
既然如此,如果能夠實現人工光合作用,是不是就能避免很多意在搶奪資源的戰爭?這既是井上的主張,也是他長年的夢想。
“地球的能源資源分布不均,而且存量有限。但太陽光能幾乎無限,并且平等地照射在每一個國家。同時,人工光合作用是使用二氧化碳制造有機物,因此還直接有助于二氧化碳的循環。人工光合作用將成為一舉解決確保能源資源、防止氣候變暖這兩個課題的撒手锏。”
研究人工光合作用的國家項目接連上馬
井上邂逅人工光合作用,是在日本東京大學研究生院工學系研究科攻讀研究生的時候。井上回憶說:“直覺馬上告訴我,人工光合作用是人類應當解決的重要課題。”從那時開始,井上就一門心思地投入到了人工光合作用的研究之中。
然而,水和二氧化碳的化學狀態極其穩定,只使用太陽能將其分解,并轉換成有機物并非易事。不只是井上,世界上還有很多科學家都在長年進行嘗試,但直到現在,距離實用化依然是任重而道遠。
在這種情況下,2012年,為了加快人工光合作用的研發,日本接連啟動了全國規模的項目。
那就是井上作為項目負責人的文部科學省科學研究費補貼項目、新學術領域“利用人工光合作用的太陽能物質轉換”(2012年~2016年度),和東京工業大學副校長辰巳敬作為總項目負責人、由經濟產業省和文部科學省聯合主導的“人工光合作用項目”(2012年10月~2022年度)。后者更是跨度達到10年,預算高達150億日元,規模之大前所未有。
井上還在同年成立了由日本國內的研究者、科學技術政策的制定者、企業及市民參加的“人工光合作用論壇”。
從2009年開始,日本科學技術振興機構(JST)也在推進戰略性創造研究推進事業先驅項目“光能與物質轉換”(2009年度~2017年度),井上任研究總負責人。如今,日本的人工光合作用研究驟然活躍起來。