【正文】 料 ” Ultimately this hydrogen powers all life on Earth. The main waste product of photosynthesis is oxygen. Together with fuels, this waste product is used to drive cyclic processes that sustain life on Earth in a renewable manner. In recent years structural biology has provided profound insight into the structure and operational mechanisms of the molecular machinery of the photosynthetic apparatus. This sets the stage for a technology push in the ing years. 近些年來 結(jié)構(gòu)生物學(xué) 提供了對光合作用器件的分子機器的結(jié)構(gòu)和運作的機制的深刻了解 ,現(xiàn)在應(yīng)進入由技術(shù)推動的階段 。 提出了從基礎(chǔ)研究到商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的 研究計劃和預(yù)計時間表： 5年內(nèi) 構(gòu)建出有寬泛的吸收波長范圍的 天線 10年內(nèi)能夠修復(fù)光損傷的天線 ,能夠組裝天線到合適的尺寸 , 并與電荷分離單元共組裝 10年內(nèi) 闡明清楚 PSII裂解水的催化機制 , 闡明蛋白骨架在質(zhì)子傳遞 的定向 …… 10年內(nèi)在宿主基質(zhì)中獲得人工燃料生產(chǎn)器官 20年內(nèi)完成有催化活性的單元大規(guī)模自組裝成為納米器件 15到 20年內(nèi)連接催化單元，并整合到太陽能－燃料的轉(zhuǎn)化器件上 10年內(nèi)可展示在千瓦量級（ kW）的可運行的原型，大規(guī)模的示 范系統(tǒng) ( 100MW） 可能在 20年內(nèi)完成 第一個商業(yè)化的系統(tǒng) （ ~2GW）可能在 30年內(nèi) 實現(xiàn)。 …….. 歐洲 “ 人工葉片”計劃 ? 目標(biāo)：模擬光合作用 ，生產(chǎn)新型能源 ， 確定了 15個先導(dǎo)研究方向 ? 參加單位：德國等多個歐盟國家 ? 周期： 30～ 40年后獲得可以大規(guī)模并商業(yè)化的將太陽能直接轉(zhuǎn)化為燃料的解決方案（ 起始 ） 歐盟（瑞典）“人工光合作用聯(lián)盟” ? 目標(biāo)：研究模擬光合作用的體系 ， 包括化學(xué) ， 物理和生物過程 。 ? 經(jīng)費：從 1994年至今持續(xù)不斷 。 ? 參 加 單 位 ： 由 瑞 典Lund, Stockholm 和Uppsala三個大學(xué)牽頭 ，涉及眾多歐洲地區(qū)相關(guān)的科學(xué)家 。 美國 “ 人工光合作用聯(lián)合中心 ” (JCAP) ? 目標(biāo)： 研發(fā)能將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料的人工系統(tǒng) ， 并推廣其商業(yè)應(yīng)用 ? 經(jīng)費： 億美元 ? 參加單位： 7個 ， 由加州理工學(xué)院和美國能源部伯克利實驗室聯(lián)合牽頭 ? 周期： 5年 ， 發(fā)布 引自： 澳大利亞“人工光合作用網(wǎng)絡(luò)” （ Australian Artificial Photosynthesis Network） ?目標(biāo)：發(fā)展有效的太陽能生物利用技術(shù) 。 2021年 , 模似植物中的葉綠素 ,制造人工合成的捕光分子 。 2021年 ， 模擬錳簇直接利用太陽光來分解水 。 ?主要參加人員： 莫納什大學(xué)的利昂 斯皮西亞教授 、 羅賓 布里姆布來可比先生和安妮特 可羅和澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織 （ CSIRO） 的格哈德 斯偉格斯以及美國普林斯頓大學(xué)的查爾斯 迪斯莫克斯 ?研究進展： 開發(fā)了一個模擬放氧中心的人工體系 ， 此系統(tǒng)由一層涂層組成 ， 里面可以注入錳 。 錳簇是植物利用水 、 二氧化碳和陽光制造碳水化合物和氧氣的中心樞紐 。 將一層質(zhì)子導(dǎo)體―― Nafion薄膜覆蓋在一個電極上形成一層僅幾微米厚的聚合體膜 ， 這層聚合體膜充當(dāng)錳簇的載體 。 錳在正常情況下不溶解于水 ，但可以和 Nafion薄膜小孔中的催化劑結(jié)合 ， 形成不易分解的穩(wěn)定結(jié)構(gòu) ， 當(dāng)水到達此催化劑時 ， 在陽光的照射下就會發(fā)生氧化反應(yīng) 。該成果還需要進一步改進 ， 如改進錳催化劑的穩(wěn)定性和使用壽命 ，提 高 催 化 效 率 ， 進 行 一 些 工 業(yè) 設(shè) 計 以 便 大 規(guī) 模 利 用 等 。 /1318 圖引自 一 . 利用光合作用的基本原理 ， 開發(fā)新的清潔能源 (如裂解水制氫 、 微生物制氫和生物光伏電池等 ) 已被提到日程 。 二 . 利用光合作用獲得可商業(yè)化應(yīng)用的清潔能源是一項 剛剛起步的復(fù)雜而巨大的系統(tǒng)工程 (涉及生物學(xué) 、 生物化學(xué) 、 結(jié)構(gòu)生物學(xué) 、 光譜學(xué) 、 材料科學(xué)及一系列相關(guān)理論 、 方法和技術(shù)的支撐 )， 可能要再經(jīng)幾十年才能實現(xiàn) 。 但是 ， 為了在未來能源 競爭中的國家和民族利益 ， 在新能源的戰(zhàn)略規(guī)劃中 應(yīng)該有它的重要位置 。 光合作用 在未來能源產(chǎn)業(yè)中的地位 : “在歐洲和某些地區(qū) , 人們越來越相信 : 2050年我們的大部分燃料將會從 “ 人工葉片 ” 中獲得 …” 歐洲“利用太陽能生產(chǎn)清潔燃料”的白皮書 謝謝 ! PSII結(jié)構(gòu)示意圖 反應(yīng)中心（ RC） 內(nèi)周天線蛋白 外周天線蛋白 放氧復(fù)合物