2014年01月21日10:56
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為了加快人類夢想的技術(shù)——“人工光合作用”的研發(fā)，2012年，日本接連啟動了全國規(guī)模的項目。包括日本文部科學(xué)省主導(dǎo)的“利用人工光合作用的太陽能物質(zhì)轉(zhuǎn)換”，和日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省與文部科學(xué)省合作主導(dǎo)的“人工光合作用項目”。“利用人工光合作用的太陽能物質(zhì)轉(zhuǎn)換”的項目負(fù)責(zé)人是人工光合作用研究的領(lǐng)軍人物、日本首都大學(xué)東京人工光合作用研究中心特聘教授井上晴夫。
“創(chuàng)造不發(fā)生戰(zhàn)爭的國際社會是科學(xué)技術(shù)人員背負(fù)的使命。為此，我們必須實現(xiàn)‘人工光合作用’。”
首都大學(xué)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(lǐng)軍人物。
首都大學(xué)特聘教授、東京人工光合作用研究中心主任井上晴夫。
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(gòu)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(xué)產(chǎn)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(fā)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(zhì)循環(huán)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(chǎn)生熱量，并重新轉(zhuǎn)化成水；以氫氣為原料與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)就可以制造有機物。
既然如此，如果能夠?qū)崿F(xiàn)人工光合作用，是不是就能避免很多意在搶奪資源的戰(zhàn)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(huán)。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(xué)研究生院工學(xué)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(yīng)當(dāng)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(xué)狀態(tài)極其穩(wěn)定，只使用太陽能將其分解，并轉(zhuǎn)換成有機物并非易事。不只是井上，世界上還有很多科學(xué)家都在長年進(jìn)行嘗試，但直到現(xiàn)在，距離實用化依然是任重而道遠(yuǎn)。
在這種情況下，2012年，為了加快人工光合作用的研發(fā)，日本接連啟動了全國規(guī)模的項目。
那就是井上作為項目負(fù)責(zé)人的文部科學(xué)省科學(xué)研究費補貼項目、新學(xué)術(shù)領(lǐng)域“利用人工光合作用的太陽能物質(zhì)轉(zhuǎn)換”（2012年～2016年度），和東京工業(yè)大學(xué)副校長辰巳敬作為總項目負(fù)責(zé)人、由經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和文部科學(xué)省聯(lián)合主導(dǎo)的“人工光合作用項目”（2012年10月～2022年度）。后者更是跨度達(dá)到10年，預(yù)算高達(dá)150億日元，規(guī)模之大前所未有。
井上還在同年成立了由日本國內(nèi)的研究者、科學(xué)技術(shù)政策的制定者、企業(yè)及市民參加的“人工光合作用論壇”。
從2009年開始，日本科學(xué)技術(shù)振興機構(gòu)（JST）也在推進(jìn)戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)先驅(qū)項目“光能與物質(zhì)轉(zhuǎn)換”（2009年度～2017年度），井上任研究總負(fù)責(zé)人。如今，日本的人工光合作用研究驟然活躍起來。
井上研究室的實驗景象
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