細菌+微型太陽能板 只要一個桶就能進行光合作用
在化石能源危機四起的今天，能有效收集儲存利用天然核反應堆——太陽，成為當今科技發展的議題。自然界中光合作用是有效利用太陽光的途徑之一，但是，自然界的光合作用效率一般不高，大部分植物將太陽光轉化成生物質的轉化率僅為0.1%-0.2%，就算是生物反應器條件下的微藻類，目前也只在1—2%。
（原標題：細菌+微型太陽能板，只要一個桶就能進行光合作用！）
因此，科學家們一直希望能夠跳出植物的視角，能夠人工利用太陽光來“山寨”光合作用，人工光合作用就是收集“液態陽光”的一個過程，通過清潔、綠色過程來減少二氧化碳並生產高價值化工產品，將太陽光轉化為液態燃料儲存起來。
人工光合作用其中一個方法是將細菌與無機半導體結合，奈米半導體粒子主要是收集陽光，這模擬自然界光合作用中葉綠素的作用。
在最近的第?254?屆美國化學會全國會議暨博覽會上，來自美國勞倫斯伯克利實驗室的?Kelsey K. Sakimoto?團隊提出一種新型微型太陽能電池板，其是由細菌組成的混合系統。該系統利用硫化鎘（CdS）奈米粒子改造非光合作用的細菌Moorella thermoacetica，太陽能電池板表面是由可以捕獲太陽光子硫化鎘奈米粒子組成，光激發硫化鎘CdS後可以產生光生電子-空穴對，並用於參與人工光合作用中的化學反應。
圖丨細菌修飾CdS生物反應器（左）；吸收光的奈米晶體（中）將太陽光、二氧化碳、水轉化為有用的化學物質（右）
隨後他們表示，該CdS-Moorella thermocatica系統可以利用光將二氧化碳還原為乙酸。乙酸是一種通用型的化學原料，可以用於製造聚合物、藥物以及液體燃料，並且廚房裡醋5—20% 是由乙酸構成。Sakimoto團隊也將致力於將二氧化碳轉化為其他化學燃料如，甲醇、液氫等液體燃料儲存起來。
Sakimoto?說：“一旦這些微型太陽能電池板‘裝上’這些細菌，這樣細菌就可以全部通過太陽能生產食物、燃料以及塑料”。那麼為什麼需要太陽能電池板這樣一個媒介呢？因為只有光伏電池可以將所有太陽光轉化成電子流，而自然光合作用只是將其轉化成植物生長所需要的食物。
而這樣一個細菌-半導體混合的人工光合作用的效率有多高呢？Sakimoto?說，“可以超過80%”。而且得益於細菌這樣一個生物體，該系統可以進行自我複製和繁殖，從而可以長期穩定進行人工光合作用。不同於許多人工光合作用裝置，這樣一個系統裝置不需要花費巨大的固體電極，因為在進行化學能轉化過程相對於整個裝置是獨立的，只需要一個桶就可以在太陽光下進行反應。
這樣一個高效的人工光合作用無疑為人類的能源未來制定一份B計劃。一向看好新能源的比爾·蓋茨也格外關注人工光合作用。他認為這項技術具備光明前景，並稱該技術很“奇妙（magical）”。2015年，他還和多位全球商界名人聯合成立了一個旨在全球範圍內 ofollow,noindex">開發 清潔能源的機構——突破能源聯盟 (Breakthrough Energy Coalition)。馬雲、馬克·扎克伯格、貝佐斯等都是該基金會的投資人。