第22章 雪原生物 一（1/3）

　　雪原生物是一家人工光合作用技术企业，他们吃透了植物光合作用的技术原理，研究出了多条技术路线，实现了通过模拟光合作用直接产生有机物的创举，其中部分技术路线经过验证适合行星殖民，实控人托马斯之死，将张越的视线成功引向雪原生物。大饥荒虽然延迟了对雪原生物的调查，但是通过国际协作得知一些真相之后，挪威当局将雪原生物当做了重点调查对象。调查职责归属于挪威情报局。负责人为艾克森，调查将由艾克森领导的临时调查组负责。
　　随着世界人口增长，寿命的提高，社会能源利用总量越来越大。对能源包括易储存的燃料或复杂的有机化合物需求呈现激增状态。在此背景下，急需大力发展能够将地球储量巨大的二氧化碳、水等高效转化成能源和有机物的技术，我们都知道光合作用是绿色植物利用叶绿素等光合色素、某些细菌利用其细胞本身在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物，并释放出氧气的生化过程。自然的光合作用可以利用太阳光能转换CO2，每年可以产生1150亿吨的生物量。
　　虽然固态半导体光吸收器比自然光合作用的光吸收效率高，但是人工的光激发催化剂不具备天然催化剂的高选择性、低能耗、可自我复制、可自我修复的优异性能。为了结合人工光合作用和天然光合作用的优点，很久之前，科学家团队将半导体纳米线和不具备光合作用的细菌复合，得到一种生物-无机的杂化系统，在这个系统中，生物催化剂和半导体光照吸收器直接接触。除此之外，他们还设计了两步法来模拟自然的光合作用，用生物所能分解的纳米线排列代替有机生物，从而合成想要的化学产品。这种材料科学和生物领域的结合把光吸收效率和催化活动的双重要求分开来，从而提供了一种新方法在具有更广合成能力的固体设备中进行高效的太阳能转变。
　　科学家团队首先建立了一个独立的太阳能系统，这个系统是由Si和TiO2纳米线作为光线捕捉单位来模拟Z型反应，用S.ovata细菌来作为催化剂，能够有效地减少温和条件（例如有氧环境、中性PH环境、温度低于30℃）下的CO2，并且在模拟灯光下照射超过200个小时可以产生乙酸，能量转换效率高达0.38%，这和植物的光合作用能量转换效率相当。在这个人工光合作用系统中，用于减少CO2的细菌直接和光敏感半导体接触，这是微生物光电合成领域的首例，在传统的微生物电合成中，微生物是不直接和光吸收设备接触的。纳米线-细菌混合物具有减少CO2的高反应速率，纳米线排列制造了一种局部的厌氧环境，这种环境可以允许微生物继续在有氧环境（21%O2）下减少CO2，这对实际应用是十分重要的。最后，乙酸直接作为前驱体，通过乙酰辅酶A可以得到各种各样的化学产品，包括功能化脂肪族化合物和芳香族化合物、脂类、烷烃类和一些复杂的自然产品。
　　人工光合作用过程：光电化学水分解，用纳米线模块制作的完整的系统可以进行水的光电分解。这个系统用Si和TiO2纳米线负载的催化剂作为独立组分，模拟树的形状，能够分解水分子，太阳能到燃料的转换效率高达0.12%。