假树可以帮助我们应对气候变化

植物是人类对抗气候变化的最大盟友。它们吸收二氧化碳并将其转化为树叶和树枝。人类种植的树木越多，空气中吸热的碳污染就越少。不幸的是，植物需要大量的水和土地，以至于人类可能需要找到新的盟友来帮助吸收所有的碳。

德国科学家团队的最新研究表明，人工光合作用可能会有所帮助。科学家们正在敦促全世界投资这项技术，但该技术的成本仍然太高，无法实用。

人工光合作用模仿了植物自然供能的过程。与真实光合作用一样，该技术利用二氧化碳和水作为食物，以阳光作为能源。但它不是将二氧化碳和水转化为树叶和树枝，而是生产富含碳的产品，如酒精。该过程使用一种特殊的太阳能电池，它吸收阳光并将电能传输到溶解在水中的二氧化碳池中。催化剂促进化学转化，产生氧气和碳基副产品。

“然后氧气被释放到空气中，就像植物一样。另一种产品被捕获并储存，例如在枯竭的油田中，”柏林 HZB 太阳能燃料研究所的物理学家、发表在《地球系统动力学》杂志上的文章的共同作者马蒂亚斯·梅说。事实证明，人工光合作用比自然光合作用更有效率。“最大的区别在于，我们使用人工的无机材料，这实际上可以实现更高的转换效率，”他补充道。“这很令人兴奋，因为高效率意味着更少的土地和水足迹。”科学家表示，这些人造叶子可以安装在沙漠中，那里没有树木或农场可以捕获二氧化碳。

梅说：“到目前为止，人工光合作用界的主要关注点是太阳能燃料”，即利用阳光和二氧化碳生产液体燃料。问题是，当太阳能燃料燃烧时，储存在其中的碳会返回到大气中。然而，梅提出的方法提供了一种将碳储存在地下的方法。因此，科学家们不会回收吸热的二氧化碳，而是将其埋起来，为地球降温。然而，目前，任何形式的碳捕获仍然不切实际且成本高昂。限制化石燃料的使用仍然是遏制气候变化最便宜、最有效的方式。

“控制排放永远是最便宜、最有吸引力的方法，”梅说。“但由于开发新的 [碳捕获] 技术（尤其是我们可能需要的大规模技术）需要几十年的时间，而且我们可能必须在 2030 年就开始实施这些技术，因此我们必须现在就讨论和评估这些选择，而不是等到以后。”梅说，即使是最温和的遏制气候变化的提议也要求到 2050 年每年去除 100 亿吨二氧化碳，这大约是 2018 年人类造成的碳污染总量的四分之一。

鉴于所需的水和土地数量，通过自然光合作用实现这些目标将非常困难。人工光合作用可以提供一种可行的替代方案。梅说，一块面积与夏威夷相当的地区覆盖着人造树叶，可以吸收的二氧化碳量相当于一块面积与欧洲相当的地区覆盖着碳消耗量最大的植物。

技术挑战在于开发廉价、高效的催化剂和耐用的太阳能电池。“这将需要长期、全球范围的研究努力，可能类似于聚变能源，但这并不能保证及时取得成功，”他说。各国还需要找到一种支付费用的方法。

梅说，人工光合作用只是众多可能性之一。“目前，很难说哪种技术最可行，”梅说。但是，尽管人工光合作用可能是最昂贵的技术之一，但“该技术的潜力巨大，”梅说。

玛琳·西蒙斯为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合通讯社。