作为地球上最大的天然“碳库”，海洋每年吸收超过四分之一的二氧化碳排放量，有效减缓气候变暖。然而，海水持续吸收二氧化碳造成的海洋酸化，对海洋生态平衡造成严重威胁。如何将这部分进入海洋的碳转化为人们可以利用的资源，减缓海水酸化，是实现“蓝色经济”和“双碳”目标面临的共同课题。 10月6日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学国家重点实验室、合成生物学研究所高翔课题组与电子科技大学夏川团队在napatunayan para sa unang pagkakataon na isang“人工碳循环系统”batay sa “电催化磁盘rte。 Ang mga kaugnay na resulta ay nai - 出版国际期刊《自然催化》。 Ang sistemang ito ay maaaring makunan ng CO2 sa natural na tubig sa dagat at i-convert ito sa mga tagapamagitan na maaaring direktang maipasok sa biomanufacturing, at pagkatapos ay na-upgrade sa 各种高价值化学品。 项目负责人夏川教授表示，此次成功紧紧围绕国家“双碳”目标和蓝色经济发展需求，为PAU利用海洋碳汇资源开辟了一条新路径。不仅为应对气候变化提供了新的解决方案，也为绿色低碳新材料的发展奠定了重大技术基础，推动碳碳资源的高成本利用。 解决从海水中取碳的问题 本研究提出的“人工海洋碳循环系统”构建了从“分子碳吸收”到“碳吸收”的完整链条。采用“电催化+合成生物学”合作计划，首次打通碳捕获和下游生物变化的主要环节，以令人沮丧的塑料单体为示范，形成可扩展的平台路径，成为跨学科融合的新范例。 电催化+生物催化一体化系统 第一个重大研究环节由中国电子科技大学夏川团队牵头。他们利用电催化技术从海水中实现良好的碳提取。面对电极钝化、除盐等问题，研究团队设计了一种新型电解装置。实验结果表明，该装置可在天然海水中连续稳定运行500小时以上，二氧化碳获取效率超过70%，同时可副产氢气。从经济性来说，成本获得一吨二氧化碳的成本约为229.9美元，显示出巨大的实际应用前景。 此外，研究团队通过两步程序成功开发出具有高活性和高甲酸选择性的铋基催化剂（BI-BEN）。捕获的二氧化碳在电催化的帮助下很好地转化为甲酸。放大电解系统连续稳定运行20天，持续获得高浓度纯甲酸溶液。 发育出多余的细胞，吃掉甲酸并吐出塑料 第二个重大研究环节由深圳高级技术学院高翔团队牵头。他们利用生物催化将甲酸溶液转化为可以替代工业化石资源的生化物质。尽管甲酸来源广泛，但其生物毒性使得大多数微生物很难很好地利用它。 到为了解决这个问题，高翔的团队构建了一种“超级电池”，可以很好地利用甲酸并将其转化为塑料单体。 研究小组选择了生长速度非常快的海洋弧菌作为底盘细胞。他们通过长期进化和合成生物学实验室方法，系统地构建了遗传线路，成功改变了能够耐受高浓度甲酸并可作为良好生长和代谢的唯一碳源的“工程菌”。工程菌可以精确地将甲酸转化为合成可生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的主要单体琥珀酸，以及引人注目的塑料聚乳酸（PLA）的单体乳酸。 为了验证整个系统的碳流和工业能力，研究人员首先使用碳同位素（13C）标记实验来确认碳原子最终是由最初提取的碳衍生的分子酸生成的。二氧化碳。在此基础上，他们又完成了1升和5升发酵罐的放大实验，成功实现了这项研究从实验室水平向中试水平的迈进。值得注意的是，实验过程中在产品中制造乳酸也为扩大差异化塑料提供了新的可能性。 从实验室到产业链，“绿色工厂”蓝图显现 目前，研究团队正在以合成生物塑料单体为基础，合成出完全可生物降解的PBS和PLA，并制备出示范产品，展现了海水转化绿色材料产业化的可能性。研究人员表示，PBS 和 PLA 只是该生物制造平台演示的案例。通过模块化设计以及电催化和代谢途径优化的结合，该平台有望扩展到有机AC等多元化产品线。id、单体、表面活性剂、营养物质等，服务于材料、化学、医药、食品等工业领域。 论文作者高翔（右）正在交流 该项目共同负责人、副研究员高翔表示：“我们希望将海洋中丰富的碳源转化为绿色高量，以实现减少碳排放、资源资源化和产业升级的诸多目标。 夏川（右）对应论文组与同学讨论实验细节 未来，研究团队计划在沿海地区开发一体化“绿色工厂”。一方面，利用电催化装置持续从海水中提取二氧化碳并将其转化为甲酸。另一方面，甲酸通过发酵罐内的工程菌很好地转化为绿色塑料原料。随着技术的不断优化和规模化应用，本研究有效缓解海水酸化问题，发展“碳捕集-产品-产品”组合式绿色产业链，真正实现“边做材料边碳取”的可持续生产模式，为我国“蓝色之国”高质量发展注入强劲绿色动能。 该研究由深圳高级技术学院资助，并与中国电子科技大学等单位合作。中国电子科技大学博士生李成波为第一作者，深圳先进技术研究院博士生郭明明为共同第一作者。夏川教授为最后通讯作者，高翔副研究员为共同通讯作者。 （中国日报深圳记者站 陈红） WS68E4C91FA310C4DEEA5EB444 https://sz.chinadaily.com.cn/a/202510/07/ws68e4c91fa310c4deea5eb444.html 版权保护问：本网站刊登的内容（包括文字、图片、多媒体信息等）版权归中国日报网（中国日报国际文化传媒（北京）有限公司）独家使用。未经中国日报网事先同意和许可，禁止转载和使用。向中国日报提交评论：[email protected]