神奇細(xì)菌變二氧化碳為汽油

二氧化碳是常見(jiàn)的廢氣，也是全球氣候變暖的罪魁禍?zhǔn)住Ｒ蚜钊松鷧挼亩趸嫁D(zhuǎn)化為燃料，聽(tīng)上去是十分高科技的事情。其實(shí)，這個(gè)似乎很難的化學(xué)反應(yīng)在自然界每天都在大量發(fā)生，而且已經(jīng)存在了數(shù)億年。這個(gè)化學(xué)反應(yīng)就是我們所熟知的植物的光合作用。在這個(gè)過(guò)程中，植物吸收二氧化碳，將之轉(zhuǎn)化為可以燃燒的有機(jī)物。

能不能在工廠中進(jìn)行人工光合作用呢？近來(lái)，美國(guó)科學(xué)家完成了這項(xiàng)任務(wù)，并成功地把二氧化碳變成了汽油。

細(xì)菌吞食二氧化碳

要是沒(méi)有植物進(jìn)行光合作用，這個(gè)世界早就沒(méi)有生機(jī)了——地球上的生物不是窒息而亡，就是被溫室效應(yīng)熱死了。目前，沒(méi)有哪種人造機(jī)器能像植物一樣高效地把二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)。但是，科學(xué)家沒(méi)有完全放棄，他們一直在孜孜不倦地模擬光合作用，希望有一天能在工廠中實(shí)現(xiàn)光合作用。

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員詹姆斯·里奧等人利用太陽(yáng)能電池板和細(xì)菌模擬了光合作用的過(guò)程，成功地把二氧化碳轉(zhuǎn)化為可以直接作為液態(tài)燃料的有機(jī)化合物。經(jīng)過(guò)廣泛地篩選之后，研究人員發(fā)現(xiàn)富養(yǎng)羅爾斯通氏菌是人工光合作用的理想載體。不過(guò)，要引入一種獨(dú)特的基因?qū)@種細(xì)菌進(jìn)行基因改造。研究人員把培育好的轉(zhuǎn)基因細(xì)菌輸送到電生物反應(yīng)器中，那是一個(gè)封閉的瓶狀容器。這個(gè)瓶子看上去似乎有些簡(jiǎn)陋，細(xì)菌卻能安然自在地在其中繁衍生息，過(guò)著吃喝不愁的“幸福生活”。

那些轉(zhuǎn)基因細(xì)菌以太陽(yáng)能電池板所產(chǎn)生的電能為能源，不斷地吞食二氧化碳，并將之轉(zhuǎn)化為異丁醇和異戊醇的混合液。這種液體的燃燒值很高，性能也比較穩(wěn)定，可以直接加入到汽車(chē)中當(dāng)作汽油使用。如果不想利用人工光合作用來(lái)生產(chǎn)汽油，也可以用它來(lái)生產(chǎn)微生物燃料電池，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在電池中，等到需要的時(shí)候再釋放出電能。

大自然中的光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，前一階段吸收太陽(yáng)能，后一階段產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)。在詹姆斯等人發(fā)明的人工光合作用中，太陽(yáng)能電池板模擬完成了光反應(yīng)階段，而轉(zhuǎn)基因細(xì)菌則完成了暗反應(yīng)階段。那些轉(zhuǎn)基因細(xì)菌就是一個(gè)小小的儲(chǔ)能生產(chǎn)工廠，能把電能以燃料的形式儲(chǔ)存起來(lái)。

人工光合作用好處多多

這項(xiàng)新技術(shù)有什么實(shí)際意義呢？首先，它可以緩解溫室效應(yīng)。那些細(xì)菌吸收的二氧化碳和燃料燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳基本等量，看上去似乎沒(méi)有減少大氣中二氧化碳的含量，但是至少減少了使用化石燃料所新增的排放量。其次，它解決了太陽(yáng)能等綠色能源的儲(chǔ)能問(wèn)題。目前，利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等綠色能源發(fā)電產(chǎn)生的電能并不是持續(xù)的，有時(shí)多有時(shí)少，且不能和人們的用電需求同步。這樣，高峰期產(chǎn)生的電能不儲(chǔ)存起來(lái)也就白白浪費(fèi)了，而現(xiàn)在有效的儲(chǔ)能方法還不多。利用細(xì)菌把二氧化碳轉(zhuǎn)化為汽油，則新增加了一種儲(chǔ)能方法。

或許會(huì)有人有疑問(wèn)：既然大自然的植物利用光合作用就能把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)，而且能吸收二氧化碳，科學(xué)家為什么要進(jìn)行人工光合作用的研究呢？畢竟種植植物的成本較低，而生產(chǎn)太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等產(chǎn)品的成本較高，培育轉(zhuǎn)基因細(xì)菌也需要成本。雖然大多數(shù)植物依靠陽(yáng)光雨露就可以自由生長(zhǎng)，但是這些天然的植物燃料也存在運(yùn)輸、儲(chǔ)存成本高的問(wèn)題。另外，植物直接燃燒的效率并不高，而且會(huì)產(chǎn)生有毒氣體、粉塵等污染物。因此，把植物直接作為燃料成本并不低，而且還不環(huán)保。況且，絕大多數(shù)現(xiàn)代化的交通工具并不能靠植物直接供能。

至此，我們可以發(fā)現(xiàn)人工光合作用產(chǎn)生的汽油比植物燃料更潔凈。與天然的光合作用相比，人工光合作用更加可控且快速，這個(gè)特點(diǎn)令其可以用于工廠大規(guī)模生產(chǎn)燃料。

讓生活更美好

通過(guò)上面的描述，我們來(lái)分析一下生態(tài)和發(fā)展的關(guān)系問(wèn)題。有了良好的生態(tài)，人類(lèi)社會(huì)才能可持續(xù)發(fā)展。但是，不能為了良好的生態(tài)把地球的陸地全部變成森林，不能讓人類(lèi)再回到在石洞中燒篝火的時(shí)代。我們不但要為人類(lèi)的生存和發(fā)展騰出合理的空間，而且要讓人們生活得更加舒適。我們相信，隨著越來(lái)越多的有利于良好生態(tài)的新技術(shù)的出現(xiàn)，人們的生活會(huì)越來(lái)越美好。