海洋碳源高效上循环制备生物塑料单体的电化学生物催化系统

来自国际团队的研究人员针对海洋碳资源可持续转化难题，开发了一种耦合电解与生物催化的海洋碳回收系统。该系统以海水溶解无机碳（DIC，2.16 mM）为原料，实现高效CO2捕获（效率>70%，能耗3 kWh kgCO2?1），并通过电催化合成甲酸（800 mA cm?2）及微生物转化生成琥珀酸（1.37 g L?1），为海洋碳负排放与循环经济提供新技术路径。

　　

研究人员开发了一种创新型人工海洋碳循环系统，通过解耦式电催化-生物催化联合工艺，将海水中的溶解无机碳（Dissolved Inorganic Carbon, DIC）转化为高附加值生化产品。该系统在极低浓度（2.16 mM）的真实海水环境中实现高效碳捕获，捕获率超过70%，能耗仅3 kWh·kgCO₂^?1，且具备长达536小时的运行稳定性。经技术经济分析，其碳捕集成本为每吨229.9美元，展现出显著竞争力。

利用高性能铋基电催化剂，溶解的CO₂被高效转化为纯净甲酸（formic acid），在?1.37 V电压下电流密度达800 mA·cm^?2。随后，通过工程化改造的海洋细菌Vibrio natriegens，将甲酸进一步生物合成为琥珀酸（succinic acid，SA），产量达到1.37 g·L^?1。这一电-生物转化体系为实现以海洋碳汇为资源的可持续生物化学品合成提供了突破性解决方案。