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[看！我们的尖端技术】作为地球上最大的天然“碳储存库”，海洋每年吸收超过四分之一的人为二氧化碳排放，有效减缓全球变暖。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构成严重威胁。如何将这部分进入海洋的碳转化为人类可用资源和海洋缓慢酸化，是推动“蓝色经济”发展、实现“双碳”目标面临的共同挑战。中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学定量国家重点实验室、合成生物学研究所高翔团队与夏川团队电子科技大学团队首次提出并验证了基于“电催化剂+生物催化剂”耦合策略的“人工海洋碳循环系统”。该系统可以捕获天然海水中的二氧化碳并将其转化为中间产品，这些中间产品可以直接用于生物制造并转化为各种高价值化学品和材料。这项研究以可降解塑料单体作为示范案例，有望为燃料、药品和食品配料等更广泛的产品提供生物制造平台。相关成果近日发表在国际期刊《Nature Cataracy》上。该研究的第一个主要环节由电子科技大学夏川团队领导。他们利用电催化技术有效地从海水中捕获碳。面临电子钝化等问题电极和盐的沉淀，研究小组设计了一种新型电解槽。实验表明，该装置可在天然海水中稳定连续工作500小时以上，二氧化碳回收效率达70%以上，同时还可以产生副产品氢气。同时，研究团队成功开发出一种对甲酸具有高活性和选择性的铋基催化剂，可以通过电催化高效地将捕获的二氧化碳转化为甲酸，并持续获得高浓度的甲酸溶液。研究2号与眼睛的关键环节，由中科院深圳先进技术研究院高翔团队领导。他们利用生物催化将甲酸溶液转化为可以替代化石工业资源的生化物质。研究小组选择了生长速度极快的海洋厌氧细菌弧菌。苏尔经过实验室和合成生物学技术的长期进化，他们系统地重组了细菌遗传回路，成功改造了能够耐受高浓度甲酸的“设计细菌”，并以其作为高效生长和代谢的唯一碳源。转基因细菌可以精确地将甲酸转化为可生物降解合成塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的核心单体琥珀酸，以及可降解塑料聚乳酸（PLA）的单体酸性或乳酸。为了验证整个系统的碳通量和工业可行性，研究人员使用碳同位素标记实验来确认最终琥珀酸分子中的碳原子来自最初捕获的二氧化碳。在此基础上，他们在1升和5升发酵罐中完成了规模实验，并成功地将这项研究从实验室摇瓶级别转移到中试阶段。规模水平。值得注意的是，实验过程中产品中乳酸的产生也为可降解塑料的扩张创造了机会。多样性带来新的可能性。目前，研究团队正在基于合成生物塑料单体合成完全可生物降解的PBS和PLA，并制备示范性秸秆产品，以展示将海水转化为生态材料的工业潜力。研究人员指出，通过模块化设计以及电催化和代谢途径的组合优化，他们希望该平台能够扩展到有机酸、单体、表面活性剂和营养成分等多样化的产品线，并解决材料、化学品、医药和食品等工业场景。该项目联合主任高翔表示：“我们希望将海洋丰富的碳资源转化为环保、高价值的产品，实现碳排放的多重目标。减少任务、资源利用和工业现代化。这项研究也将为我国实施‘双碳’战略、建设海洋强国提供重要科技支撑。”