日本领跑人工光合作用,精英前往中国
2021/10/20
利用光催化剂技术成功进行大规模实证试验的三菱化学等企业的计算结果显示,如果实现10%的转换效率,并延长光催化剂的寿命,在日本生产1公斤氢气的成本可降低到240日元(约合人民币13.7元),接近日本政府的目标,而在日照强的中东地区,每公斤成本可降低到85日元(约合人民币4.9元)。
要生产实用的化学原料,必须确保低廉的氢气。植物通过光合作用产生淀粉的复杂反应很难再现,目前绝大部分项目都是制造甲酸等结构简单的化学原料。为了合成更为复杂的化合物,业界正在推进相关原理的研究。
诺贝尔奖得主、2021年6月逝世的美国普渡大学特聘教授根岸英一生前曾表示“我们要凝聚人类智慧,以实现人工光合作用为目标” ,呼吁通过技术来防止全球变暖。响应这一提议的化学家等经过反复试验,终于接近了这一目标。
发现原理的藤岛昭将在中国开展研究
日本在人工光合作用的研究开发方面处于领先地位,发现其重要原理的是东京理科大学荣誉教授藤岛昭,而藤岛今后将在上海理工大学开展研究活动。如果相关技术流入研究人员数量和预算规模都很庞大的中国,日本的优势地位有可能发生动摇。
藤岛昭(照片由东京理科大学提供) |
上海理工大学8月底的发布资料显示,藤岛将带领研究团队在该校开展研究活动。上海理工大学还将为了藤岛等人新设光催化剂方面的国际性研究机构。目前,藤岛昭担任荣誉教授的东京理科大学对于他今后会将重心放在哪所学校,表示“眼下还不清楚”。
日本经济新闻(中文版:日经中文网)出资的调查公司Astamuse的数据显示,在根据持有专利的价值等排名的人工光合作用领域实力企业和大学的世界排行榜上,东京大学排在第一,富士胶片控股排在第二,前5名都被日本垄断。
关于日本研究能力之强,很多相关人员都指出了藤岛等人的功绩。日本产业技术综合研究所首席研究员佐山和弘表示,“随着(日本)在研究上领先,研究人员越来越多。1970年代石油危机平息后,欧美很多人放弃了研究,而日本继续埋头研究,才有了如今的地位”。
虽然也有观点认为,藤岛近年在日本从事的研究“主要跟使用光催化剂净化环境相关,对日本的人工光合作用研究没有影响”(东大特别教授堂免一成),但今后他的研究主题也有可能改变。
如果拥有实绩的日本研究人员流向海外,日本的研发能力有可能下滑。如何留住优秀的人才,考验着日本国家层面的战略。
日本经济新闻(中文版:日经中文网)三隅勇气、张耀宇
人工光合作用:模拟植物的光合作用,利用阳光将水分解为氢气和氧气,使制备的氢气与二氧化碳发生反应,以制造燃料及化学产品等。这种氢气是制造时不排放二氧化碳的“绿氢”,还能通过制造化工产品直接减少二氧化碳。大体分为使用光催化剂和使用电极的两种方式。
1967年,现在的东京理科大学荣誉教授藤岛昭等人发现了“本多-藤岛效应”——用光照射放入水中的氧化钛,水会分解成氧气和氢气,从此该领域的研究兴起。藤岛凭借这一功绩被提名为诺贝尔奖候选人。
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