剑桥大学研究人员开发出一种新型可持续化学生产技术，该技术利用阳光驱动化学反应生成基础化学品。这项技术有望为化工行业提供替代传统化石原料的解决方案，推动化学生产过程的转型。

传统化学生产过程依赖化石燃料作为原料，其碳排放量约占全球总量的6%。剑桥团队设计的混合装置结合了集光有机聚合物与细菌酶，能够将阳光、水和二氧化碳转化为甲酸盐。甲酸盐可作为燃料进一步参与化学转化，形成可持续化学生产技术的关键中间体。

这种"半人造叶子"装置模拟自然界的光合作用过程，无需外部电源即可持续运行。与早期使用不稳定光吸收剂的原型不同，新设计采用无毒有机半导体材料，使用寿命显著延长。在试验中，研究人员成功利用该装置将二氧化碳转化为甲酸盐，并进一步通过"多米诺骨牌"反应合成高纯度药物化合物。

研究团队负责人、剑桥大学埃尔温·赖斯纳教授表示："化工行业是一个必须解决的复杂系统。我们必须寻找方法取代该领域的化石燃料，同时继续生产社会所需的重要产品。"这项研究成果已发表于《焦耳》期刊，标志着有机半导体首次作为集光组件应用于生物混合设备。

该可持续化学生产技术采用碳酸氢盐溶液作为反应介质，避免了传统添加剂的使用。共同第一作者Celine Yeung博士指出："有机半导体具有可调性和无毒性优势，生物催化剂则具备高选择性和效率特征。"通过精确设计装置各层材料，研究人员实现了组件间的高效协同工作。

测试数据显示，新装置能持续运行24小时以上，其电流生成能力和电子转移效率均表现良好。研究团队计划进一步优化设备寿命并拓展其化学品生产范围。赖斯纳教授总结道："我们证明了制造高效、耐用且可持续的太阳能设备具有可行性，这为未来绿色化学品生产奠定了基础平台。"

更多信息： 半人工叶片连接有机半导体和酶用于太阳能化学合成，Joule (2025)。期刊信息： 焦耳