日本開發出新型人工光合技術，可使二氧化碳與有機分子結合固定

日本大阪市立大學成功開發出了新型人工光合技術，可以利用可見光能源使二氧化碳與有機分子結合併固定。相關研究成果於2018年9月3日發布在國際純化學和應用化學聯合會（International Union of Pure and Applied Chemistry：IUPAC）發行的雜誌《Pure and Applied Chemistry》上。

以往的人工光合技術很多都是將二氧化碳光還原為一氧化碳、甲酸、甲醛和甲醇的技術。利用這些技術的話，由於還原的是含1個碳原子的二氧化碳，只能生成含1個碳原子的分子（圖1）。而天然光合作用是利用太陽能產生的還原能力還原二氧化碳，能增加碳原子數量，最終可以生成含6個碳原子的葡萄糖。如果能像天然光合作用那樣增加碳原子數量，就有望應用於以二氧化碳為原料的多種材料合成。

圖1：以往的人工光合技術的概要

本研究新開發了一項技術，能以天然光合作用反應的碳增加反應為樣本，利用色素分子、電子傳遞分子和生物催化劑，以及通過可見光能源獲得的還原能力，將二氧化碳作為羧基導入有機分子（丙酮酸，生成蘋果酸，圖2）。

圖2：此次的人工光合技術

此次新開發的反應系統結合了 「蘋果酸酶」 和新開發的 「二苯基紫精衍生物」 的光還原系統，蘋果酸酶可以催化使二氧化碳與含3個碳原子的丙酮酸結合，變成含4個碳原子的蘋果酸的反應（圖3）。此次利用二苯基紫精衍生物，全球首次成功簡化了圖中的虛線部分。由此成功構築了一種能將二氧化碳添加到丙酮酸中的新型人工光合系統。

圖3：省去了高成本的部分

作為新的人工光合系統，不但能將二氧化碳轉換成燃料，未來還可以用來使二氧化碳與有機分子結合，合成各種化學產品和有用物質。

文 JST客觀日本編輯部

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