综述：微生物碳捕获电池（MCC）的最新进展——一种面向可持续未来的独特生物电化学系统

（编辑推荐）本综述系统阐述了微生物碳捕获电池（Microbial Carbon Capture Cell, MCC）这一新型生物电化学系统的原理、优势及研究进展。通过整合CO2 固定与废水处理，MCC能同步产生生物质与生物电能，为碳减排提供可持续解决方案。文章深入探讨了底物选择、微生物群落优化等关键性能影响因素，并指出该技术规模化应用的潜在研究方向。

　　

Abstract
碳封存被视为缓解CO₂
排放与气候变化的关键策略。在众多碳捕获技术中，微生物碳捕获电池（Microbial Carbon Capture Cell, MCC）因其独特的"一石二鸟"特性备受关注——既能利用废水等有机底物与CO₂
生产高值生物质，又可同步产生清洁生物电能。

MCC的工作原理
作为生物电化学系统（BES）的分支，MCC通过阳极微生物氧化有机物释放电子，驱动阴极微生物将CO₂
还原为生物质。典型系统包含三要素：

1. 产电菌（如Geobacter）在阳极降解有机物
2. 固碳微生物（如藻类/蓝细菌）在阴极进行光合作用
3. 质子交换膜维持电荷平衡

技术优势剖析
相较于传统碳捕获技术，MCC具有三重优势：

• 能源正产出：处理1m3废水可发电0.8-1.2kWh

• 碳负排放：每千克COD降解可固定0.3kg CO₂

• 资源循环：产出藻类生物质可用于生物燃料生产

关键性能影响因素
近期研究表明，系统效率受多重因素制约：

• 底物特性：废水COD/N比>20时产电效率提升40%
• 菌群协同：阳极产电菌与阴极固碳菌的电子传递效率
• 操作参数：pH7.5-8.0时固碳速率达到峰值

未来研究方向
尽管实验室规模已实现55%的碳转化率，但规模化应用仍面临挑战：

1. 开发耐盐碱菌株以适应工业废水
2. 优化反应器构型降低内阻
3. 建立全生命周期评估模型

该技术有望在污水处理厂、微藻养殖场等场景实现商业化应用，为碳中和目标提供创新解决方案。