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微生物电合成系统助力CO2资源化:基于还原性乙酰辅酶A途径的乙酸合成研究进展

收稿日期：2025-03-03 修回日期：2025-04-22 接受日期：2025-04-25

DOI:10.20078/j.eep.20250502

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    摘要：微生物电合成系统(MicrobialElectrosynthesisSystem,MES)是一种融合微生物还原与电化学技术的跨学科创新技术,在CO2能源化与资源化领域展现出广阔的应用前景。乙酸作为微生物CO2转化的主要产物之一,具有良好的市... 展开+
    摘要：

    微生物电合成系统(MicrobialElectrosynthesisSystem,MES)是一种融合微生物还原与电化学技术的跨学科创新技术,在CO2能源化与资源化领域展现出广阔的应用前景。乙酸作为微生物CO2转化的主要产物之一,具有良好的市场价值与经济潜力。其中,还原性乙酰辅酶A(Acetyl-CoA)途径通过多酶协同催化,将CO2直接转化为乙酰辅酶A,进而合成乙酸,是实现CO2高效、稳定转化为乙酸的典型代谢途径,为CO2的高值化利用奠定了重要基础。综述了当前利用MES技术将CO2转化为乙酸的研究进展,重点围绕还原性乙酰辅酶A途径,探讨了转化过程中的关键强化策略,包括修饰电极及运行条件优化、间接与直接电子传递效率的提升、产H2过程强化、中间代谢产物调控以及CO2捕获技术改进等方面。同时对机器学习在MES与电催化材料中的应用进行小结。最后,展望了未来研究方向,包括MES与机器学习相结合以加速催化材料开发、利用基因编辑技术实现生物性能强化,以及通过全生命周期评价指导MES规模化应用,旨在为该领域的进一步发展提供前瞻性视角与支撑。

    收起-

    作者：

    • 林茹晶1,2
    • 胡天天1,2
    • 张悦3
    • 谢丽1,2,4,*

    作者简介

    第一作者：林茹晶(1991—),女,黑龙江哈尔滨人,博士研究生,主要研究方向为CO2回收与资源化。E-mail:2010424@tongji.edu.cn
    通讯作者：谢丽(1976—),女,湖南常德人,教授,主要研究方向为CO2回收与资源化、微生物电合成理论与技术。E-mail:sally.xieli@tongji.edu.cn

    单位

    • 1. 同济大学 环境科学与工程学院,上海 200092
    • 2. 同济大学 长江水环境教育部重点实验室,上海 200092
    • 3. 南安普顿大学 工程与物理科学学院,英国 南安普顿 SO17 1BJ
    • 4. 上海污染控制与生态安全研究院,上海 200001

    关键字

    • 电子传递
    • 二氧化碳捕获
    • 乙酸盐
    • 中间代谢产物调控
    • 伍德永达尔途径

    基金项目

    上海市科学技术委员会国际合作资助项目(22230710500)

    引用格式

    林茹晶, 胡天天, 张悦, 等. 微生物电合成系统助力CO2资源化: 基于还原性乙酰辅酶A途径的乙酸合成研究进展[J]. 能源环境保护, 2025, 39(6): 27-39.

    LIN Rujing, HU Tiantian, ZHANG Yue, et al. Microbial Electrosynthesis Systems Facilitating CO2 Valorization: Advances in Acetate Synthesis via the Reductive Acetyl-CoA Pathway[J]. Energy Environmental Protection, 2025, 39(6): 27-39.

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