人工光合作用在实际应用中面临的挑战和困难主要包括：

1. 效率问题：自然光合作用的效率相对较低，而人工光合作用系统需要达到更高的效率才能在实际应用中具有竞争力。

2. 成本问题：人工光合作用系统的研发和制造成本较高，这限制了其大规模应用的可能性。

3. 材料稳定性：人工光合作用系统需要使用稳定的材料，以保证长期运行而不需要频繁更换。

4. 环境适应性：人工光合作用系统需要在不同的环境条件下都能稳定工作，包括温度、湿度、光照强度等因素。

5. 规模化生产：如何将实验室规模的人工光合作用系统扩展到工业规模，同时保持成本效益，是一个重要挑战。

6. 能源输入：人工光合作用系统需要有效的能源输入，如太阳能，以驱动化学反应。提高能源转换效率是关键。

7. 产品纯度和分离：人工光合作用产生的产品需要高纯度，且分离过程需要高效、低成本。

8. 系统集成：将不同的技术组件（如光吸收器、催化剂、产品收集系统）集成到一个高效的系统中是一个技术挑战。

9. 环境影响：人工光合作用系统可能对环境产生影响，需要进行环境影响评估和风险管理。

10. 政策和法规：人工光合作用作为一种新兴技术，可能面临政策和法规的不确定性，这可能影响其发展和应用。

这些挑战需要通过跨学科的研究和合作来克服，包括化学、生物学、材料科学、工程学和环境科学等领域的专家共同努力。随着技术的进步和成本的降低，人工光合作用有望在未来发挥更大的作用。