植物是人类应对气候变化的最大盟友。植物吸收二氧化碳，并将其转化为叶片和枝条。人类种植的树木越多，空气中困住热量的碳污染就越少。遗憾的是，植物需要大量水和土地，以至于人类或许需要寻找新的盟友，帮助减少所有这些碳。
一项新的研究来自一支德国科学家团队的研究表明，人工光合作用或许能有所帮助。科学家呼吁全球投资这项技术，但目前其成本仍过高，尚不具备实用性。
人工光合作用模仿了为植物提供能量的自然过程。与真实的光合作用一样，这项技术以二氧化碳和水为原料，以阳光为能源。不过，它不会将二氧化碳和水转化为叶片和枝条，而是生产富碳产品，例如酒精。这一过程使用一种特殊的太阳能电池吸收阳光，并将电能传导至一池溶解在水中的二氧化碳。催化剂促成化学转化，生成氧气和碳基副产品。
“氧气随后会像植物那样释放到空气中。另一种产物则会被捕获并储存起来，例如储存在枯竭油田中，”柏林HZB太阳能燃料研究所的物理学家、该论文的共同作者马蒂亚斯·迈表示。该论文发表于《地球系统动力学》期刊。事实证明，人工光合作用比自然光合作用效率更高。他补充道：“主要区别在于，我们使用人造无机材料，这能有效实现高得多的转化效率。”“这令人振奋，因为高效率意味着所需土地和水资源要少得多。”科学家表示，这些人造叶片可以安装在沙漠中，那里没有树木或农场已经在捕获二氧化碳。
迈表示：“迄今为止，人工光合作用领域的主要关注点一直是太阳能燃料”，即利用阳光和二氧化碳生产液体燃料。问题在于，太阳能燃料燃烧时，其中储存的碳会重新释放到大气中。然而，迈提出的方法提供了一种将碳储存在地下的途径。因此，科学家不再让困住热量的二氧化碳循环流动，而是将其埋存起来，为地球降温。不过，目前任何形式的碳捕获都仍不实用且成本高昂。减少化石燃料的使用仍是遏制气候变化最廉价、最有效的方法。
迈表示：“减少排放始终是成本更低、吸引力更大的做法。”“但新型[碳捕获]技术的研发需要几十年，尤其是要达到我们可能需要的巨大规模；而且我们可能最早在2030年就得开始部署这些技术，因此我们必须现在就讨论和评估各种选择，而不是等到以后。”迈说，即使是较为温和的气候变化遏制方案，也要求到2050年每年移除100亿吨二氧化碳，这约相当于2018年所有人为碳污染的四分之一。
考虑到所需的水和土地规模，通过自然光合作用实现这些目标将很困难。人工光合作用或可提供切实可行的替代方案。迈表示，覆盖人工叶片、面积大致相当于夏威夷的区域，能够捕获与覆盖最能吸收碳的植物、面积相当于欧洲的区域一样多的二氧化碳。
技术上的挑战在于开发廉价、高效的催化剂和耐用的太阳能电池。他说：“这需要一项持久的全球研究努力，可能类似于聚变能源研究；但这并不能保证能够及时取得成功。”各国还需要设法为此筹措资金。
迈表示，人工光合作用只是众多可能方案之一。“目前很难说哪种技术最可行，”迈说。不过，尽管人工光合作用可能属于成本最高的技术之一，“这项技术的潜力巨大，”迈说。
