人工树叶的概念非常有意义。当然，树叶利用太阳的能量将二氧化碳转化为碳水化合物，为植物的细胞活动提供能量。
几十年来，科学家们一直致力于设计一种类似于光合作用的过程，以产生可以储存起来以备后用的燃料。这可以解决太阳能和风能的一个主要挑战——在阳光不充足和空气静止时提供储存能量的方法。
多年来，许多研究人员为人工光合作用形式的开发做出了贡献，其中阳光激活的催化剂分解水分子以产生氧气和氢气——后者是各种可持续技术的宝贵化学物质。更接近实际光合作用的一步是利用这种氢气进行还原反应，将二氧化碳转化为碳氢化合物。像真正的树叶一样，该系统将仅使用二氧化碳、水和阳光来生产燃料。这项成就可能是革命性的，能够创建一个封闭系统，其中燃烧排放的二氧化碳被转化回燃料，而不是增加大气中的温室气体。
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几位研究人员正在追求这个目标。一个小组已经证明，有可能将水分解和二氧化碳转化为燃料结合在一个系统中，并具有很高的效率。在2016年6月刊的《科学》杂志上，哈佛大学的丹尼尔·G·诺塞拉和帕梅拉·A·西尔弗及其同事报告了一种制造液体燃料（特别是杂醇油）的方法，这种方法远远超过了天然树叶将二氧化碳转化为碳水化合物的效率。植物仅利用从太阳接收到的能量的1%来制造葡萄糖，而人工系统在将二氧化碳转化为燃料方面的效率约为10%，相当于每千瓦时发电量从空气中提取180克二氧化碳。
研究人员将无机太阳能水分解技术（旨在仅使用生物相容性材料并避免产生有毒化合物）与专门设计用于生产燃料的微生物配对，全部在一个容器中。值得注意的是，这些代谢工程改造的细菌即使在低二氧化碳浓度下也产生了多种燃料和其他化学产品。该方法已准备好扩大规模，因为催化剂已经包含廉价、容易获得的金属。但是研究人员仍然需要大大提高燃料产量。诺塞拉说，该团队正在进行该技术的原型设计，并正在与多家公司进行合作讨论。
诺塞拉对这项基础技术有着更大的愿景。除了以可持续的方式生产富含氢和碳的燃料外，他还证明，为该系统配备不同的代谢改变细菌可以在土壤中直接生产氮基肥料，这种方法将提高传统肥料不易获得的地区的作物产量。细菌利用氢气和二氧化碳形成一种生物塑料，作为燃料供应。一旦微生物含有足够的塑料，它就不再需要阳光，因此可以埋在土壤中。在从空气中吸收氮后，它利用塑料中的能量和氢气来制造肥料。在含有微生物的土壤中生长的萝卜最终比对照萝卜重150%。
诺塞拉承认，他最初进行肥料测试只是为了看看这个想法是否可行。然而，他设想，未来细菌将“吸入”水分解产生的氢气，并最终利用氢气生产从燃料到肥料、塑料和药物等各种产品，具体取决于为这些微生物设计的特定代谢改变。
现在一项重大突破解决了当前技术的主要限制之一：芝加哥伊利诺伊大学的一个小组成功地将二氧化碳直接转化为一氧化碳，而无需使用加压二氧化碳；而是直接从空气中提取。这些科学家采用了一种透明胶囊，该胶囊由半渗透树脂膜组成，并充满水，以捕获二氧化碳，然后借助涂有催化剂的光吸收剂将其转化为一氧化碳。然后，他们使用一氧化碳生产各种合成燃料，包括甲醇和汽油。
人工光合作用领域的这项创新和其他创新引起了新一代企业家的关注，他们正在将这些发现从实验室推向市场，这主要是受到利用可再生资源生产燃料的机会的驱动。Solistra公司就是这种情况，该公司使用获得专利的光催化剂从二氧化碳生产液体燃料，这些燃料提供的能量超过了制造它们所需的能量。Synhelion公司正在使用太阳能聚光器来驱动二氧化碳热化学转化为合成气，作为碳氢燃料的前体。一家名为Dimensional Energy的年轻公司开发了一种不同的方法，使用二氧化碳作为原材料制造对环境负责的聚合物和化学中间体。
这些仅仅是太阳能激活的二氧化碳转化为有用化学物质如何已经创造商业机会和公司的一些例子，这些公司有潜力彻底改变我们生产各种商品的方式，用模仿自然方式的光激活化学反应取代能源密集型过程。