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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:2025-05-25

DOI:10.20078/j.eep.20250502

摘要:微生物电合成系统(Microbial Electrosynthesis System, 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... 展开+
摘要:微生物电合成系统(Microbial Electrosynthesis System, 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(AcetylCoA)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
  • 2.同济大学长江水环境教育部重点实验室
  • 3.南安普顿大学工程与物理科学学院
  • 4.上海污染控制与生态安全研究院

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项目(22230710500)

引用格式

林茹晶, 胡天天, 张悦, 谢丽. 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/OL]. 能源环境保护: 1-13[2025-05-22]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250502.

LIN Rujing, HU Tiantian, ZHANG Yue, XIE Li. Microbial Electrosynthesis Systems Facilitating CO2 Valorization: Advances in Acetate Synthesis via the Reductive Acetyl-CoA Pathway[J/OL].  Energy Environmental Protection: 1-13[2025-05-22]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250502.

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