突破性人工光合作用技術：將廢棄物轉化為燃料與藥品

科學家們近期開發出一項先進的人工光合作用技術，不僅模仿植物的光合作用，更徹底改變了化學生產的方式。這項名為APOS（人工光合作用有機合成）的技術，利用陽光和水，將廢棄有機化合物轉化為有價值的化學物質和能源。與傳統方法不同，APOS技術完全避免了不必要的副產物，為永續發展帶來了革命性的突破。

這項創新技術由名古屋大學的助理教授森正吾和教授齋藤進帶領的研究團隊開發。他們利用陽光和水，從廢棄物中生成能源和有機化合物，包括藥品原料。這項突破性進展標誌著永續能源和化學生產邁出了重要的一步。研究結果已於2025年2月27日發表在《自然通訊》期刊上。

齋藤教授解釋，人工光合作用涉及模仿植物將陽光、水和二氧化碳轉化為富含能量的葡萄糖的化學反應。與其他過程不同，這項技術不會產生廢棄物，而是僅生成能源和有用的化學物質。

APOS技術的關鍵在於兩種無機半導體光催化劑的協同效應。這些催化劑分別促進廢棄有機物的分解和水的裂解，從而合成有用的有機化合物和「綠色」氫氣。研究團隊在實驗中利用不同的有機原料，合成了超過25種不同的醇和醚類產品，其中包括抗抑鬱藥和花粉症藥物的類似物。此外，這項技術還能對有機材料進行修飾，例如用於治療高血脂的藥物。

齋藤教授表示，這項尖端技術有可能在不產生二氧化碳和廢棄物的情況下生產有用的碳材料。例如，實驗中使用的起始材料乙腈，是工業大量生產聚合物和碳奈米纖維時的副產品。透過APOS技術，乙腈被轉化為有用的產品，從而減少廢棄物。

這項研究開創了人工光合作用有機合成的新領域，其成果有望推動利用太陽能和水等可再生能源的永續醫療和農業化學生產。

參考文獻：2025年2月27日，《自然通訊》。DOI: 10.1038/s41467-025-56374-z