技术核心与原理 - 研究团队提出并验证了一种基于“电催化+生物催化”耦合策略的“人工海洋碳循环系统” [2] - 该系统可捕集天然海水中的CO₂，并转化为可直接进入生物制造的中间体，再进一步升级为多类高价值化学品与材料 [2] - 电催化环节采用新型电解装置，能在天然海水里连续稳定运行超500小时，二氧化碳捕碳效率达70%以上，并可同步副产氢气 [3] - 电催化环节成功研制出高活性、高甲酸选择性的铋基催化剂，可将捕获的二氧化碳高效转化为甲酸 [3] - 生物催化环节利用实验室进化与合成生物学手段，对海洋需纳弧菌进行基因线路重构，改造出能耐受高浓度甲酸并以其为唯一碳源高效生长的“工程菌” [3] - 该工程菌能够将甲酸精准转化为可降解塑料PBS的核心单体琥珀酸，以及PLA的单体乳酸 [3] 实验验证与产业化进展 - 通过碳同位素标记实验，证实最终生成的琥珀酸分子中碳原子来自最初捕获的二氧化碳 [4] - 研究在1升和5升的发酵罐中完成了放大实验，成功实现了从实验室摇瓶级到中试水平的过渡 [4] - 基于合成的生物塑料单体进一步合成了可完全生物降解的PBS及PLA，并制备出示范吸管产品 [4] - 通过电催化与代谢通路的模块化设计与组合优化，该平台有望扩展至有机酸、单体、表面活性剂、营养配料等多元产品谱系 [4] - 未来计划在沿海地区构建集成化“绿色工厂”，依托电催化装置捕碳产甲酸，并通过发酵罐中的工程菌将甲酸转化为绿色塑料原料 [4] 战略意义与行业影响 - 该研究有望为燃料、医药与食品配料等更广谱产品提供生物制造平台 [2] - 该技术平台有望服务于材料、化学、医药与食品等产业场景 [4] - 该研究旨在实现碳减排、资源利用和产业升级的多重目标，为我国落实“双碳”战略、建设海洋强国提供重要科技支撑 [4] - 随着技术优化与大规模应用，将构建“捕碳-产料-制品”一体化绿色产业链，实现“边捕碳、边产料”的可持续生产模式 [4]

电催化 + 生物催化的集成系统。（科研团队供图） 高翔（右）与论文共同第一作者郭明明（左）交流实验结果。（科研团队供图） 海洋作为地球上最大的天然"碳库"，每年吸收逾四分之一的人为排放二氧化碳，有效减缓了全球气 候变暖。然而，海水持续吸收二氧化碳引发的海洋酸化，对海洋生态平衡构成了严重威胁。如何把这部 分已进入海洋的碳，转化为人类可利用的资源，减缓海水酸化，是实现"蓝色经济"与"双碳"目标所必须 面对的共同命题。 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全国重点实验室、合成生物学研究所高 翔团队联合电子科技大学夏川团队，首次提出并验证了一种基于"电催化+生物催化"耦合策略的"人工海 洋碳循环系统"，相关成果发表在国际学术期刊《自然·催化》。 该系统可捕集天然海水中的二氧化碳，并转化为可直接进入生物制造的中间体，再进一步升级为多 类高价值化学品与材料。该研究以可降解塑料单体为示范案例，有望为燃料、医药与食品配料等更广谱 产品提供生物制造平台。 破解海水高效捕碳难题 实验结果显示，该装置能在天然海水里连续稳定运行超过500小时，二氧化碳捕碳效率高达70%以 上，还可同步副产氢气。在经济性方面，每捕集 ...