人工光合作用可将工业废料转化为生态友好型塑料

人工光合作用可将工业废料转化为生态友好型塑料利用相当于太阳光的能量，该人工光合作用系统使用酶和铑催化剂来生产一种可生物降解的塑料前体。现在，这个过程首次使用低浓度的二氧化碳（类似于废气）和废丙酮作为原料来工作。该研究旨在重新利用来自永久性记号笔墨水的废丙酮和相当于发电厂和其他工业来源废气的二氧化碳。24小时后，超过60%的丙酮被转化为3-羟基丁酸。该团队的研究结果发表在《绿色化学》上，强调了人工光合作用的实际应用，以及他们进一步开发该技术以更有效地利用废弃材料的计划。聚-3-羟基丁酸酯--一种可生物降解的塑料--是一种经常用于包装材料的防水聚酯由3-羟基丁酸酯作为前体制成。在以前的研究中，由大阪都立大学人工光合作用研究中心的YutakaAmao教授领导的研究小组发现，3-羟基丁酸盐可以从二氧化碳和丙酮中高效合成，但只在二氧化碳或碳酸氢钠浓度较高时证明了这一点。这项新的研究旨在重新利用来自永久性记号笔墨水的废弃丙酮和低浓度的二氧化碳--相当于发电厂、化工厂或钢铁厂的废气。丙酮是一种相对便宜且合理无害的化学品，在许多不同的实验室环境中使用，用于反应或作为清洁剂，从而产生废丙酮。丙酮和二氧化碳作为原料，利用人工光合作用合成3-羟基丁酸，由相当于太阳光的光线驱动。24小时后，超过60%的丙酮已成功转化为3-羟基丁酸。"我们把注意力集中在利用火力发电厂和其他来源的废气产生的二氧化碳来证明人工光合作用的实际应用的重要性，"Amao教授解释说。"在未来，我们的目标是进一步发展人工光合作用技术，使其能够使用液体废物中的丙酮以及实验室的废气作为原料。"他们的研究结果于2023年3月1日发表在《绿色化学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351991.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351991.htm

利用人工光合作用种植作物

利用人工光合作用种植作物光合作用通常是指绿色植物吸收光能后，把二氧化碳和水转化为有机物（包括可供食用的部分）和氧气。但这个过程的能量效率非常低——只有约1%的太阳能会被植物利用。近日，通过一种人工光合作用的方法，将二氧化碳和水转化为了食物。研究人员利用的是他们自主开发的两步串联电解装置，以及两步电催化方法：首先将二氧化碳和水转化为醋酸盐，然后在黑暗环境下培养可制造食物的生物体，这些生物体能够通过“吃”醋酸盐来繁殖。其中，电能是利用太阳能电池板产生的。研究人员表示，这种有机-无机混合系统可以将能量转化效率（太阳能到“食物”）最多提升到植物的18倍。他们还探究了利用该技术种植农作物的潜力，结果发现，豇豆、番茄、烟草、大米、油菜和绿豌豆都能在黑暗环境中，使用醋酸盐中的碳来生长。研究人员表示，这种人工光合作用的方式或可以用在城市中以便种植作物，或用于未来的太空探索。

重塑太阳能电池板：新原型通过人工光合作用产生甲烷

重塑太阳能电池板：新原型通过人工光合作用产生甲烷最近，发表在《ACSEngineeringAu》上的研究人员复制了这一自然过程，利用二氧化碳（CO2）、水和阳光制造出高能燃料甲烷。他们的创新原型系统有助于为取代不可再生的化石燃料铺平道路。尽管甲烷是一种强效温室气体，但它也是一种高能量密度燃料，是天然气的主要成分。包括天然气在内的化石燃料需要数百万年才能形成，从环境中提取这些燃料会产生有害影响。找到利用可再生能源生产甲烷的方法，有助于随着时间的推移减少对不可再生化石燃料的需求。这种特化细胞阵列有助于利用人工光合作用生产更多可持续燃料。图片来源：改编自《ACSEngineeringAu》，2023，DOI:10.1021/acsengineeringau.3c00034太阳是每天为地球提供可持续、丰富能源的来源之一。人类曾尝试用太阳能电池板来利用这一资源，但植物已经掌握了这一方法，它们利用阳光进行光合作用，将二氧化碳和水转化为氧气和糖，然后用作燃料。此前，KazunariDomen及其同事开发了一种系统，利用阳光将水分成氢气和氧气。现在，他们希望对这一过程进行改进，以便更全面地模仿光合作用，吸收二氧化碳，将太阳的能量储存在甲烷中，同时仍然使用具有成本效益且易于扩展的材料。开发甲烷生产原型研究小组制作了一组类似太阳能电池板的反应池，每个反应池都涂有掺铝钛酸锶（SrTiO3）光催化剂，以帮助启动反应。将这些涂有催化剂的电池装满水，放在阳光下暴晒。在这种条件下，水分裂成氢气和氧气，并将其分离，净化后的氢气被送入系统的第二部分。在第二部分中，氢气与二氧化碳发生反应，生成甲烷和水，后者通过光反应器被循环回第一步。接下来，他们创建了一个130平方英尺的电池阵列，大小相当于一间小卧室，在各种天气条件下连续运行了三天。虽然前景看好，但研究小组认识到，在这些设备成为大规模发电的可行选择之前，人工光合作用系统的效率还需要提高。研究人员说，这种概念验证系统可用于生产塑料或其他化学原料的前体，也可扩大规模，生产更多的可持续生物燃料。参考文献："太阳光驱动的光催化水分离和二氧化碳甲烷化作为人工光合作用的一种手段生产甲烷"，作者：TaroYamada、HiroshiNishiyama、HirokiAkatsuka、ShinjiNishimae、YoshiroIshii、TakashiHisatomi和KazunariDomen，2023年9月25日，ACSEngineeringAu。DOI:10.1021/acsengineeringau.3c00034编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404421.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404421.htm

中国科学家的发现可能极大地改变我们对光合作用机制的理解

中国科学家的发现可能极大地改变我们对光合作用机制的理解人们普遍认为，二氧化碳的同化是在不依赖光的反应中进行的，例如，通过基质中的卡尔文-本森循环。最新的研究报告描述了光合作用中PSII核心复合体不寻常的光驱动的二氧化碳同化（转化为甲醇）。这一不寻常的发现很可能是与正常的不依赖光的同化作用中发生的通常的电子转移同时发生的。资料来源：《催化学报》同时，人们普遍认为，在依赖光的反应中，CO2（或碳酸氢盐）不作为底物被还原，而是在O2进化中发挥独特的刺激作用，即所谓的"碳酸氢盐效应"。自20世纪70年代以来，人们对碳酸氢盐效应的作用以及PSII中的碳酸氢盐结合点进行了深入研究，迄今已得出一些重要结论。然而，PSII中的二氧化碳（或碳酸氢盐）被认为只在水氧化过程中起辅助作用，而不是被PSII"同化"。最近，一个研究小组首次报告了光驱动的PSII核心复合体的二氧化碳同化作用，其中甲醇（CH3OH）的形成，以及氧气的进化，通过原位质谱、气相色谱和同位素标记实验得到了验证。该团队包括来自大连理工大学、中国科学院大连化学物理研究所和美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的科学家。这种不寻常的二氧化碳同化作用很可能是与正常的不依赖光的同化作用中发生的通常的电子转移同时进行的。这一发现非同寻常，具有重大意义，因为它可能大大改变我们对光合作用机制的理解。该成果发表在中国《催化学报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339301.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339301.htm

科学家捕捉到光合作用“从水到氧”过程

科学家捕捉到光合作用“从水到氧”过程日本冈山大学教授沈建仁等人成功捕捉到了负责植物光合作用的蛋白质中存在的催化剂吸收水分子的瞬间。研究报告发表在本周出版的《》期刊上。光合作用是指植物和藻类利用阳光分解水和二氧化碳、产生能量和氧气的反应。名为“光系统Ⅱ”的约20个蛋白质与叶绿素组成的复合体吸收光能，从水分子中分离电子和氢离子，形成氧气分子的过程是光合作用的开始。研究团队此前捕捉到水分子被光系统Ⅱ吸收之后的情形，但不知道这一过程中发生了什么。研究团队在X射线激光设施“SACLA”中，利用持续数十飞秒(1秒的1000万亿分之一)的X射线进行闪光拍摄，捕捉到了光系统Ⅱ蛋白质的快速活动。用可见光照射蛋白质，在促进反应的同时，通过X射线照射分析了吸收水分子后立体结构发生变化的情形。沈教授表示，今后将对光系统Ⅱ的最后一步，也就是出现氧分子的过程进行分析。如果能解析植物的光合作用，并应用其原理，或有望实现人工光合作用。来源，图：圆形的大型放射光设施“SPring-8”和直线型的X射线自由电子激光设施“SACLA”频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

哺育未来：人工光合作用将二氧化碳转化为食物

哺育未来：人工光合作用将二氧化碳转化为食物由施特劳宾大学生物技术和可持续发展校区（TUMCS）的VolkerSieber教授领导的小组已经成功地从对环境有害的气体二氧化碳中生产出氨基酸L-丙氨酸，这是蛋白质的一个重要组成部分。他们的间接生物技术过程涉及甲醇作为中间物。到目前为止，用于动物饲料的蛋白质通常在南半球生产，需要大规模的农业空间并对生物多样性产生负面影响。人工光合作用用于环境友好型食品生产，从左起：博士生VivianWillers和VolkerSieber教授。从大气中排出的二氧化碳，首先利用绿色电力和氢气转变成甲醇。新方法在一个多阶段的过程中使用合成酶将这一中间物转化为L-丙氨酸；该方法非常有效并产生非常高的产量。L-丙氨酸是蛋白质最重要的组成部分之一，对人类和动物的营养至关重要。TUM生物资源化学教授Sieber教授解释说："与种植植物相比，当所使用的能源来自太阳能或风能时，这种方法需要的空间要小得多，以创造同样数量的L-丙氨酸。对空间的更有效利用意味着一种人工光合作用可以在明显较少的土地上生产相同数量的食品。这为农业中较小的生态足迹铺平了道路。"制造L-丙氨酸只是科学家们的第一步。共同作者VivianWillers说："我们还想利用可再生能源从二氧化碳中生产其他氨基酸，并进一步提高实现过程中的效率，"他作为TUM校区的博士生开发了这一过程。研究人员补充说，该项目是一个很好的例子，说明生物经济和氢气经济的结合可以使实现更多的可持续性成为可能。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357679.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357679.htm