二氧化碳微生物转化与体外酶催化体系研究进展

Microbial conversion and in vitro enzymatic catalysis for carbon dioxide utilization:a review

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摘要二氧化碳(CO2)是主要的温室气体,但同时也是一种储量巨大、廉价、安全且易得的可再生资源.在我国"碳达峰、碳中和"战略目标的驱动下,如何有效减少CO2排放并转而利用这一重要碳资源已成为当前的研究热点与重点,这同时也加快了CO2捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术的发展和创新.生物转化是实现CO2利用的主要路径之一,既能够直接催化、转化CO2合成目标产物,也可以与化学催化路径相耦合实现对CO2来源的有机低碳资源(如甲醇、甲酸、乙酸)的有效转化及定向合成,因此有望在国家"双碳"目标的实现中发挥重要作用.本文对近年来CO2生物转化的研究进展进行了梳理和总结,指出了现有技术路线的特点和不足,并对今后的研究重点和方向提出了建议.总体而言,CO2生物利用技术目前尚处于起步阶段.基于化能自养细菌的合成气(CO2/CO)发酵生产乙醇虽已实现工业化,但仍需要进一步优化和提高CO2的转化利用效率,并获得除乙醇外更多的高值产品,从而提升整个技术路线的经济性.而其他的CO2生物转化路径,无论是化学-生物发酵耦合还是体外酶催化,目前离大规模应用还有较大距离,需要进一步优化技术体系和降低成本来满足工业化需求.