二氧化碳电还原技术 - 二氧化碳电还原（CO2RR）技术利用清洁电能将CO2转化为高附加值化学品，对缓解资源短缺意义重大，目前已实现CO2向C1-C2产物（如一氧化碳、甲烷、甲酸盐、乙烯、乙醇等）的高效转化，但直接合成高能量密度的长链烃类仍面临挑战 [3] - 微生物通过自然代谢途径固定CO2需克服化学惰性带来的高能耗瓶颈，光-生物杂交系统受限于太阳能利用率低和电子传递效率不足，电化学-微生物耦合系统可将CO2电还原为中间产物（如甲酸/乙酸/乙醇）再转化为化学品，其中乙醇因能量密度高、生物毒性低成为理想转化介质 [3] 电-生物合成系统创新 - 北京化工大学团队构建了集成CO2电催化与微生物发酵的空间解耦电-生物合成系统，核心在于模块化设计的电催化转化系统和微生物发酵系统 [4][7] - 电催化系统中，通过单宁酸构建金属-多酚络合物纳米颗粒，合成氨基缺陷的共价有机聚合物催化平台，并原位还原制备银和氧化亚铜纳米颗粒作为级联催化位点，在5×5 cm²膜电极反应器中实现乙醇高选择性和高电流密度运行 [7] - 工程化大肠杆菌将乙醇转化为衣康酸、异丙醇和聚羟基丁酸酯（PHB）等工业产品，验证了CO2来源乙醇作为碳源的可行性 [7][16] 催化剂性能与结构 - MPN@deCOP@Ag-Cu2O催化剂在-0.97 V（vs.RHE）下乙醇法拉第效率达44.5±1.5%，部分电流密度400 mA/cm²，FE EtOH/FE C2H4比值从1.22提升至1.81，显著优于裸露Cu2O纳米颗粒（FE EtOH仅24.6±2.4%） [12] - SEM/TEM显示金属掺入未改变MPN@deCOP结构，HR-TEM观察到0.246 nm（Cu2O (111)）和0.236 nm（Ag (111)）晶格条纹，XAFS分析证实Ag向Cu2O的电子转移，增强了催化活性和选择性 [8][9][10] 规模化应用潜力 - 在25 cm²膜电极组件中，10 A恒定电流运行5.8小时，乙醇选择性维持25%，溶液纯度达86.6%，浓度240 mM，总电流密度超4 A/cm²时FE EtOH达30%，展示了工业化应用前景 [12][13] - 工程菌株通过代谢优化（敲除poxB、ldhA等基因）实现482.6 mg/L衣康酸、109.3 mg/L异丙醇和295.1 mg/L PHB的产量，为绿色化学品合成提供新策略 [16] 行业会议信息 - 第四届合成生物与绿色生物制造大会（SynBioCon 2025）将于8月20-22日在宁波举办，聚焦AI+生物制造、绿色化工与新材料、未来食品及农业产业化进展，同期举办青年论坛、产业座谈会等配套活动 [17][18][19]