安省一位科研人员表示,他发现了一种全新的廉价办法,可以通过模拟光合作用过程,利用阳光将二氧化碳转化为液体燃料。滑铁卢大学工程学教授吴益民(Yimin Wu音译)说,他的发现应用无限,因为该过程可以被任何生产二氧化碳的人或工业所使用。他将这过程称为“人造叶子(Artificial leaf)”。
吴在接受采访时说,“我试图找到一种模拟自然界中光合作用的新方法。在这种方法中,树叶将阳光中的二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。”吴并没有制造葡萄糖,而是调整了反应,用以生产甲醇。甲醇用途广泛,包括用作车辆燃料。他说,“这样做的目的就是减少二氧化碳的排放,降低温室气体,并希望能够减少全球变暖的同时并提供可持续的能源。”
11月4日该研究发表在Nature Energy(自然能源)杂志上。吴说,从2015年以来,他一直在探寻这种新方法,耗时三年完成,然后开始撰写发现报告,并申请专利。他说,“这是一项长达一年的工作,我们为此感到自豪。我认为在这个领域我们迈出了一大步。”
长期以来,二氧化碳的转化具有减少导致气候变化的温室气体的潜力。吴表示,过往的研究要么需要升高温度,要么需要电力来进行转化,效率低下的同时,在大规模应用上成本高昂。不过,在这个领域的研究一直在加强。NASA最近开发了利用阳光下的金属氧化物薄膜将二氧化碳转化为燃料的技术。澳大利亚科学家发现了一种通过使用金属合金作为催化剂在室温下将二氧化碳转化为固态碳的办法。该办法需要消耗少量电能。
吴解释说,自己的“人造叶子”的关键是使用一种红色粉末,也就是氧化亚铜,作为催化剂。他表示,氧化亚铜在自然界中相当丰富,容易获取,但他需要对其进行刻面制造,也就是形成特定排列。之后,吴能够简单地将氧化亚铜与阳光一起作用,而不是电力,使其有效地转化。他说,该系统能够将太阳能的10%转化为燃料,比自然叶片的功率提高了10倍。
吴介绍,“这个人造叶子有几个有点:一是我们将太阳能直接转化为燃料,而无需将电力用作中间步骤,防止能耗。使用阳光的另一个好处是,不需要复杂的基础设施,比用电更容易扩大规模。”吴表示,最明显的应用就是希望在减少二氧化碳排放的石油、钢铁和汽车公司。吴说,“我们可以为汽车公司提供可持续燃料,用以替代汽油。”
吴先在美国能源部位于伊利诺伊州的联邦实验室工作时进行了大部分研究。然后,他搬到滑铁卢大学继续自己的研究。他说,“我希望在加拿大科学界以及全世界留下印记。我希望这项研究将对世界产生实实在在的影响。”