人工光合作用新突破:全黑环境下也可生长

2022年06月26日 10:19 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

研究人员正在开发人工光合作用,在帮助地球上的粮食生产更节能外,未来还有望部署在火星上。数百万年来,光合作用已经在植物中进化,将水、二氧化碳和来自阳光的能量转化为植物生物质和我们吃的食物。然而,这个过程非常低效,只有大约 1% 的阳光能量最终进入植物。

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加州大学河滨分校和特拉华大学的研究人员已经找到了一种方法,可以完全绕过生物光合作用的需求,并通过使用人工光合作用来制造不依赖阳光的食物。

该研究于 2022 年 6 月 23 日发表在《Nature Food》上,使用两步电催化过程将二氧化碳、电和水转化为醋酸盐(醋的主要成分)。然后,生产食物的生物会在黑暗中消耗醋酸盐来生长。结合太阳能电池板发电为电催化提供动力,这种有机-无机混合系统可以提高阳光转化为食物的效率,对某些食物来说效率高达 18 倍。

通讯作者、加州大学河滨分校化学与环境工程助理教授罗伯特·金克森(Robert Jinkerson)表示:“通过我们的方法,我们试图确定一种生产食物的新方法,这种方法可以突破通常由生物光合作用施加的限制”。

为了将系统的所有组件集成在一起,电解槽的输出进行了优化,以支持食品生产生物的生长。电解器是利用电力将二氧化碳等原材料转化为有用分子和产品的设备。产生的乙酸盐量增加,而盐的用量减少,导致迄今为止在电解槽中产生的最高水平的乙酸盐。

通讯作者 Feng Jiao 表示:“使用我们实验室开发的最先进的两步串联 CO2 电解装置,我们能够实现对乙酸盐的高选择性,这是传统 CO2 电解路线无法获得的”。

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