綜述
當今的科學技術發展,最看重的就是使用價值,一個研究到底是不是好的,絕大部分要看它在實際應用中的表現。而另外一點,就是要看它的應用方式。
就目前的全球能源形勢來說,一切新的發明都至少要有節能環保這個基礎,否則光是推廣就會受到很多阻礙,而就有這樣一項研究,透過人為的設計把光合作用變成了可以獨立控制的反應,並且從這個反應當中生產出了汽油、藥品等等,這項研究的主導者就是著名的楊培東。
光合作用
光合作用大家應該聽得不少,即便中學的生物課已經忘得差不多了,但是隨著全球變暖不斷加劇,溫室氣體也更多地被提起。
而要想要減少它的規模,最好的方法就是增加光合作用,藉助植物的這種天然技能來吸收這部分多餘的氣體,只可惜植物本身也在面臨著巨大的威脅,各種環境汙染和森林破壞不斷加劇,要想靠它們來扭轉全球變暖的趨勢,目前來看還是很難。
從原理上講,光合作用就是綠色植物轉化能量供給自身的一個過程,在這整個轉化過程中,主要包括兩個部分,首先就是從自然光當中吸收能量,然後利用這些能量把空氣中的二氧化碳進行加工,當然還有一部分的水,最後的結果就是把這些東西變成有機物,作為自己生長所必需的營養。
其實到這裡,綠色植物已經獲得了自己想要的,但是對於人類來說,從這個過程中還留下了非常重要的一樣物質,那就是氧氣。
位於南美的亞馬遜森林有著世界上面積最大的熱帶雨林,植被種類豐富,覆蓋密度極高,加上高溫多雨的自然氣候,給這裡的綠植提供了天然的能量來源,所以光合作用的效能也非常高,每年能夠吸收大量的二氧化碳,同時向大氣輸送豐富的氧氣,體量之大,居全球之首,所以也被稱為地球之肺。
這也引出來光合作用的三大重要作用,首先第一點就是它可以把太陽能轉變為化學能,作用相當於我們在地面建設了一個巨大的能量轉換站,可以把分散在空中的能量集中起來,以另一種形式留下來。
不管是人還是動物,對於綠植的需求都非常大,光合作用把這些能量儲存下來之後,又會隨著食物鏈進入到生物圈當中,從而實現能量的迴圈。
這其實也就是它的第二個作用,把無機物透過轉換變成有機物,這其中最重要的當然就是碳物質。
實際上,陸地綠植在這方面所扮演的角色要比我們想象得更重要,它們在整個碳物質轉換的活動中佔到了60%以上。
而這些物質不僅為我們提供了食品,還有各種工業生產的原材料,可以說,如果從現在開始人類失去光合作用,那麼在不遠的將來,整個世界也會陷入困境。
最後,光合作用是大氣平衡關鍵的守衛者,不管什麼時候,大氣當中的碳氧平衡對於正常的生命活動和物質迴圈都是必不可少的,我們覺得再尋常不過的呼吸其實完全是建立在這種平衡的基礎上的,一旦出現問題,後果不堪設想。
楊培東的人造系統
光合作用對於自然的運轉如此意義重大,所以很多科學家也在不斷嘗試將其應用到工業生產當中。不過在這之前,首先要做的就是將這種反應從綠色植物中獨立出來,也就是要實現人工的光合作用。
這方面的工作已經有了很多進展,比如研究專家找到了一些特殊的感應材料,並且將其製作得只有奈米大小,藉助它們成功把光能轉變成了電能,然後利用這種電能來進行一些特殊的化學物質的生產。
應該說,在楊培東的人造光合作用出現之前,應用領域基本上都是這一套陳舊的人工合成程式,但是他卻找到了新的突破口,既然我們可以模仿植物的光合作用,為什麼不對這個模仿本身進行一些創新呢?
楊培東想做的是改變二氧化碳的轉化成果,從原來的碳水化合物變成醋酸酯。
微對現代工業有了解的朋友應該知道,這種物質可以應用的領域非常廣泛,很多化工原料都少不了它的身影,比如一種使用頻率很高的燃料丁醇就是來自於它,在此基礎上,還能延伸出更多的種類,比如汽油、藥品、肥料等等,都是重要的工業產品。
不過楊培東的志向不僅限於此,從轉化效率上看,他的這套人造光合作用技術已經實現了極高的轉化效率,應用的經濟性幾乎無可挑剔,只需要進一步鞏固其穩定性,便能進一步增強應用價值。
除此之外,他正在潛心鑽研的另一個問題就是如何將這種轉變變得更加高效,比如在未來的某個時間,人們在加油站獲得的汽油可以是直接在那幾分鐘裡面用二氧化碳生產出來的,甚至這種獨立的光合作用系統也許將在星際移民裡面發揮巨大的作用。
比如像火星這樣充滿了二氧化碳的地方,就是理想的光合作用場地。
結語
當然,要想真的走到這一步,還需要攻克很多的難題,但是至少楊培東的研究為我們提供了一個思路,讓那些看起來令人頭疼不已的過量二氧化碳也成為了充滿可能性的資源。