“希望有一天能把人工光合作用搬到火星上”
如果到本世纪末全球气温平均提高4摄氏度，上海的海平面会上升，陆家嘴将成为一片水泽地。今天下午，美国科学院院士、加州大学伯克利分校化学系和材料科学与工程系双聘教授杨培东，在由中国科技大学上海研究院主办的墨子沙龙上，展示了一张陆家嘴的合成图片。二氧化碳浓度一百年来一直在上升，如果不控制二氧化碳的排放，到2100年全球气温平均增长难以控制在2摄氏度的话，这张照片也许将不仅仅只是一个合成的景象。在这场以“新材料和新能源”为主题的讲座中，杨培东为观众带来了“人工光合作用”的新思路。
发明了世界上第一个人工光合作用系统
全球能量总消耗的80%-90%来源于化石燃料燃烧，要控制二氧化碳的排放，就不应只依赖化石燃料。
我们所熟悉的光合作用无处不在，而且太阳能取之不尽用之不竭。“二氧化碳+水”这个化学方程式在杨培东看来，是一个可以创造奇迹的方程式，只要有合适的催化剂，其不仅可以变成氧气，还可以变成燃料、药物和商业化学品。能否实现人工光合作用呢？
早在哈佛大学攻读博士学位时，杨培东选择了半导体纳米导线这个方向，研制出世界上第一个纳米导线激光器。之后他在这个领域创下了不俗成就，使得他成为2014年诺贝尔奖的热门人选。一次，他和一位生物学家聊天，对方说到自然界除了酶催化，还有细菌催化，比如酿造啤酒就是一个细菌催化的过程。杨培东突然想到，能否在人工光合作用中把细菌用来做催化剂，并和纳米导线相结合。
他的团队确实创造了奇迹，2014年在实验室发明了世界上第一个人工光合作用系统，并实现了0.38%的转化效率，当时这一数字已经与植物的转化率相当，前几年达到了0.5%，最新的数据是8%-10%。
希望能把人工光合作用搬到火星上
“我们实验室2017年加入了美国宇航局的火星计划，火星上95.3%是二氧化碳，氧气只有0.13%，希望有一天能把人工光合作用搬到火星上。”杨培东在2016年受美国总统奥巴马邀请参加了白宫前沿科学论坛，当时奥巴马宣布要在30年内登陆火星。
2017年，美国国家航空航天局在加州大学伯克利分校设立了人工光合作用的技术研究机构，并史无前例地给予了2千万的资助。
假设人类到了火星，该如何生存呢？“这需要一个火星上的光合中心。”杨培东介绍，在地球上实现人工光合作用需要把二氧化碳富集，而在火星上95.3%都是二氧化碳，阳光也充足，唯一的问题是水。
杨培东强调，人工光合作用的设计是向大自然学的，但还只走了第一步。细菌催化剂能否在火星上存活，如何进一步提高人工光合作用的转化效率，这些都还有待进一步研究。
（版权说明，转载自：墨子沙龙公众号）
