光合作用与新能源开发论文.doc

研究生课程考试(小论文) 课程名称: 分子细胞生物学课程编号: 论文题目:光合作用与新能源开发研究生姓名:(签名)学号: 论文评语:成绩:任课教师: 评阅日期:-2- 光合作用与新能源开发【摘要】能源, 是人类赖以生存和发展的基础。然而, 随着社会的不断发展, 全球的能耗在不断的增加, 化石能源的大量使用带来了一系列环境和生态问题。太阳能具有储量巨大、无地域限制、清洁无污染等优势, 因而成为新能源开发研究的重点。光合作用是自然界物质循环和能量获取的重要环节, 具有多项优势, 成为全球能源问题的希望和未来。现阶段人类利用光合作用产能已有了一定的进展, 本文对现阶段已取得的进展进行了综述、点评, 并对未来利用光合作用开发新能源的趋势进行了展望和分析。【关键词】光合作用; 新能源 1引言能源,是人类赖以生存和发展的基础。然而,随着社会的不断发展,全球的能耗在不断的增加,根据预测,到 2050 年, 世界能源的需求量将达到 2000 年的两倍[1]。化石能源的大量使用带来了一系列环境和生态问题, CO 2的大量排放已导致严重的温室效应,并引起全球性的气候变化[2],同时化石燃料正在日益枯竭。在此情况下,开发新能源刻不容缓。作为可持续发展的关键部分,清洁新能源的开发已引起各国政府的重视。目前人类使用的能源最终都来自太阳(核能除外), 相比其他新能源(水能、风能、核能等),太阳能具有储量巨大、无地域限制、清洁无污染等优势,因而成为新能源开发研究的重点[1]。目前太阳能利用主要有光热转换、光电转换和光化转换三种方式[3]:(1) 光热转换早已深入到日常生活中,如热水器、温室、太阳灶和高温炉等,但转换后的热能难以有效运输;(2)光电转换最为方便实用,它可将太阳能转换成通用的电能,方便储存、运输和使用,但其转换效率仍待提高;(3)光化转换包含光合作用、光电化学作用、光敏化学作用和光分解反应。其中光合作用是自然界物质循环和能量获取的重要环节,经过数十亿年的演变[4],光合作用系统都具有非常优良的结构功能特性和较高的能量转化效率[5]。自然界光合作用的场所是植物、藻类和某些细菌,它们能在可见光的照射下, -3- 将CO 2和H 2O(对细菌来说是 H 2S和H 2O)转化为有机物,并释放出 O 2(细菌释放 H2)。氧光合作用的总反应式[5]: 6H 2O+6CO 2→C 6H 12O 6+6O 2对绿色植物来说,光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段:光反应在叶绿体类囊体膜上进行,光照是其必要条件;暗反应主要在叶绿体基质中进行,是一系列酶促反应,单纯的暗反应无需光照[6]。地球上的绿色植物每年要化合 1500 亿吨的碳(来自二氧化碳)和 250 亿吨的氢(来自水),并释放出 4000 亿吨的氧。它们用简单的二氧化碳和水的分子合成碳水化合物、脂肪和蛋白质。这种合成需要输入能量,而这些能量就是从无穷无尽的阳光那里获得的。绿色植物把阳光的能量转变成复杂化合物的化学能, 而这些化学能可以养活所有的生命,构成了地球上生命繁荣的基础[7]。因此,利用光合作用产能成为全球能源问题的希望和未来。 2 现阶段人类利用光合作用产能进展 预计利用藻类的光合作用替代燃料成为未来新能源据介绍,水藻是自然界最常见的生物,只要有个水坑,有阳光,他们就能迅速繁殖。但是,这种泛滥也给人们带来了麻烦