參考消息網6月16日報道 據《日本經濟新聞》網站6月12日報道，東京大學研究生院工學系研究科西林仁昭教授團隊發佈的研究成果顯示，利用空氣、水等身邊常見物質，可以合成全球最普及的化工原料之一——氨。作為燃燒時不產生二氧化碳的燃料，氨在全世界備受關注。隨著相關技術不斷升級，利用空氣製造燃料的下一代汽車也有望實現。

研究團隊證實，將空氣中富含的氮與水及化學反應所需物質混合後，進行光照處理，可在常溫常壓下生成氨。

據稱，這是世界首例利用氮氣、水和光合成氨的研究。相關成果已於5月發表在英國學術期刊《自然-通訊》上。

全球氨年產量約為2億噸，與塑膠主原料乙烯規模相當。其中約80%用於化肥生產。

當前氨工廠沿用20世紀初德國化學家發明的哈伯法——通過氮氣與氫氣反應實現氨的工業化生產。該技術被譽為“從空氣中製造麵包之法”，支撐了人口增長所需的農作物增產，發明者弗裏茨·哈伯等人因這項成果而獲得諾貝爾化學獎。

然而，這一方法存在瓶頸：原料氫氣多從化石燃料甲烷制取，生產過程中會排放溫室氣體二氧化碳。雖然可以通過電解水制取氫氣，從而避免產生二氧化碳，但成本高昂且普及前景不明。此外，由於化學反應要在400至600攝氏度的高溫高壓反應條件下進行，有必要建造大型工廠設施。

西林團隊摒棄傳統“氮氣+氫氣+熱能”路徑，轉而研究利用氮氣、水和光合成氨的技術。這些原料在地球上儲量豐富，若能實現清潔合成，將成為脫碳關鍵技術。

研究靈感源於豆科植物根際共生菌的固氮酶，該酶能在無碳條件下將土壤中的氮轉化為氨。在此過程中，“鉬”等金屬元素也被加以利用。西林長期致力於人工模擬並優化該酶功能。

研究團隊此次成功地實現利用氮氣、水、還原劑和光在常溫常壓下合成氨。西林表示：“將難以產生反應的水用作氨分子氫源，這是重大突破之處。”目前反應仍需還原劑，離實用化尚有距離，但正如西林所言，“無還原劑合成已觸手可及”，目標是在數年內發佈成果。

關於西林等人此次取得的研究成果，研究光催化的信州大學特別榮譽教授堂免一成評價道：“該成果正逐漸接近自然界的理想反應模式，具有劃時代意義。為了將技術投入實際應用，有必要提升催化劑反應速度與穩定性。”

由於在燃燒過程中不會產生二氧化碳，氨除了用於製造化肥外，還作為火力發電燃料及儲氫材料備受矚目。若僅用氮氣、水和光即可合成氨，則將成為“從空氣中製造能源的技術”。未來或開發車載氨合成裝置驅動車輛，或開發類似太陽能板的家用屋頂設備。

氫能與氨能作為清潔燃料均受關注，日本正同步推進兩者產業化。氫能儲運困難，而氨僅需輕度冷卻加壓即可液化，適於船舶運輸及長期儲存，出光興產等企業已著手構建供應鏈。

全球在氨合成研發領域展開激烈競爭。美國加州理工學院教授喬納斯·彼得斯開發出類似的酶模擬技術。東京科學大學榮譽教授細野秀雄則專注於研究改進傳統哈伯法，實現在低溫低壓的狀態下產生化學反應。

氨作為一種能源不斷被加以利用，還可以用於運輸和保管容易發生爆炸的氫。如果通過化學手段將氫轉化為比較容易保管的氨，則可以降低運輸難度。而且，如果可以直接合成氨，則與氫能社會的相容性也將顯著提升。

實驗室成果與商業應用存在規模及技術鴻溝。為了將氨直接合成技術投入實際使用，有必要在效率等課題方面取得突破。（編譯/馬曉雲）