【交汇点6月12日】自然界的植物依靠天然光合作用，吸收二氧化碳、利用太阳能合成有机质，完成自然碳循环。但天然植物等光合效率低、转化产物单一，难以满足工业级固碳和资源利用需求。如何低成本把二氧化碳等废弃碳源转化为化工原料，成为绿色制造领域亟待破解的关键课题。
近日，江南大学生物工程学院陈修来教授团队通过改造微生物打造新型光合细胞工厂，实现二氧化碳、工业一碳废气高效转化为有机酸、醇醛等高附加值产品，两套自主研发的光驱动人工固碳系统先后发表于国际权威期刊《催化学报》（影响因子 17.7），为低碳生物制造开辟全新技术路径。
团队聚焦二氧化碳等一碳废气资源化难题，跳出自然光合固有局限，分两条技术路线搭建人工光合固碳体系，给微生物装上“光能引擎”，依托太阳能驱动一碳化合物绿色转化。其中一条技术路线为改造大肠杆菌，让菌体内部自主合成硒化镉量子点。数据显示，改造后大肠杆菌胞内关键物质NADH含量提升148.1%，光照条件下乳酸合成量大幅上涨，依托配套SM人工固碳循环，该系统固碳效率达到自然界植物通过光合作用转化循环的10倍，光照下可稳定生成乙酰辅酶A、丙酮酸、琥珀酸等关键中间体。
“我们相当于在细菌细胞内搭建微型“光伏发电站”，全程以太阳能为驱动力，捕获光能转化为生化反应必需的还原力。”陈修来介绍，团队研发的两套系统均采用模块化“即插即用”设计，灵活搭配不同合成支路后，仅以二氧化碳、工业尾气一碳组分作为原料，就能直接合成医药、日化等领域需求的醇类、醛类、有机酸、含氮化学品等多品类多碳产品，彻底打破天然固碳产物单一的短板，助力行业绿色升级。
研究团队利用人工光合技术一方面省去了大量化石能源消耗，从源头上就削减了生产碳排放；另一方面原料取材于电厂、冶炼厂废气二氧化碳，实现废气变原料，推动实现碳负排放生产新模式。
陈修来教授表示，下一步团队将持续优化系统稳定性与光能利用效率，加快技术中试攻关，依托人工光合新技术助力化工产业低碳转型，为国家“双碳”目标落地提供重要生物科技支撑。
本文来源：交汇点
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