關注全球時事|洞察國際風雲
2025-03-18 17:24 星期二

科学家实现海水中二氧化碳变生物塑料

时间:2025-10-10 10:28 来源:快讯社

  海洋,作为地球上最大的天然“碳库”,每年吸收逾四分之一人为排放的二氧化碳,有效减缓了全球气候变暖。然而,海水持续吸收二氧化碳引发的海洋酸化,对海洋生态平衡构成了严重威胁。如何把这部分已进入海洋的碳,转化为人类可利用的资源,减缓海水酸化,是促进“蓝色经济”发展与实现“双碳”目标所面对的共同命题。

  中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所高翔团队联合电子科技大学夏川团队,首次提出并验证了一种基于“电催化+生物催化”耦合策略的“人工海洋碳循环系统”。该系统可捕集天然海水中的二氧化碳,并转化为可直接进入生物制造的中间体,再进一步升级为多类高价值化学品与材料。该研究以可降解塑料单体为示范案例,有望为燃料、医药与食品配料等更广谱产品提供生物制造平台。相关成果近日发表在国际学术期刊《自然·催化》上。

  研究的首个关键环节由电子科技大学夏川团队负责。他们利用电催化技术实现了从海水中进行高效的碳捕集。面对电极钝化和盐类沉积等难题,研究团队设计了一种新型电解装置。实验结果显示,该装置能在天然海水里连续稳定运行超500小时,二氧化碳捕碳效率有70%以上,还可同步副产氢气。同时,研究团队成功研制出高活性、高甲酸选择性的铋基催化剂,借助电催化将捕获的二氧化碳高效转化为甲酸,并持续获得高浓度甲酸溶液。

  研究的第二个关键环节由中国科学院深圳先进院高翔团队主导。他们利用生物催化的方法,将甲酸溶液转化为可替代化石工业来源的生物化学品。研究团队选择了生长速率极快的海洋需纳弧菌,通过实验室的长期进化和合成生物学手段,对细菌的基因线路进行系统重构,成功改造出耐受高浓度甲酸、并能以其作为唯一碳源进行高效生长代谢的“工程菌”。该工程菌能够将甲酸精准地转化为合成生物可降解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——乳酸。

  为了验证整个系统的碳流向和产业可行性,研究人员通过碳同位素标记实验,证实了最终生成的琥珀酸分子中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升的发酵罐中完成了放大实验,成功实现了该研究从实验室摇瓶级到中试水平的过渡。值得注意的是,实验中产品乳酸的产生,也为拓展可降解塑料的多样性提供了新的可能。

  目前,研究团队基于合成的生物塑料单体进一步合成了可完全生物降解的PBS及PLA,并制备出示范吸管产品,展示出了将海水转化为绿色材料的产业化可能性。研究人员指出,通过电催化与代谢通路的模块化设计与组合优化,该平台有望扩展至有机酸、单体、表面活性剂、营养配料等多元产品谱系,服务于材料、化学、医药与食品等产业场景。

  项目共同负责人高翔表示:“我们希望把海洋丰富的碳资源转化为绿色高价值产品,以期实现碳减排、资源利用和产业升级的多重目标。这项研究也为我国落实‘双碳’战略、建设海洋强国提供重要科技支撑。”

外交部:将本着科学原则研究日方关于恢复水产品输华请求
外交部:坚决反对美国向中国台湾地区出售武器
测试视频
综合看点 查看更多>>
特朗普政府想知道宣布“获胜”后伊朗如何反应
记者观察:白宫记协晚宴枪击凸显美国治理无力
白宫:特朗普及其国安团队开会讨论伊朗新提案
大使任命风波发酵 英首相坚称不辞职
激战顿巴斯,俄军有新突破?
纵横天下 查看更多>>
十载同心筑发展之路 南南携手创可持续未来
马里过渡总统:局势得到控制 继续清剿袭击者
白宫记协晚宴枪手被控试图刺杀特朗普
以色列两名前总理联组新政党 寻求击败内塔尼亚胡
特朗普再称“不着急”“没压力” 想同伊朗达成“永久协议”
斯塔默又渡一“劫” 工党前景如何
维也纳“全球治理之友小组”正式启动
第23届东博会展览总面积约17万平方米
日本岩手县山火过火面积超200公顷
欧盟委员会公布“加速欧盟”方案应对能源危机
美联储今年连续第三次宣布维持利率不变
战事60天,美伊“不战不谈”还要多久
联合国秘书长敦促开放霍尔木兹海峡
白宫记协晚宴突发枪击 特朗普紧急撤离始末
“特高课”又要重现?——起底日本“新战前情报体系”
从中央政治局会议看当前经济工作
深入学习领会总书记对服务业发展的指引
与祖国共进、与时代同行:迈向世界一流大学新高度
教科文组织官员:中国是世界地质公园网络中的重量级国家
绿润丝路 沙海生金——全球荒漠化治理的中国智慧
我国首款正向设计自转旋翼机完成首飞
全球最大汽车运输船交付 “中国制造”高端船舶实现新突破
大庆油田川渝探区天然气累计销量突破50亿立方米
国家防总通报2026年全国防汛抗旱责任人名单
大渡河老鹰岩二级水电站实现大江截流
港澳台简讯:“粤车南下”累计预约出行数目超3500辆次
香港黄埔精神爱国公民教育基地揭牌
对标“十五五”规划 香港航运业聚力高端服务转型
2026宁波文旅(香港)推介会举行
澳门特区行政长官:积极推动中葡平台功能向西语国家延伸
“海上粮仓” ——福建宁德大黄鱼鱼苗陆续投放
一座中国村庄的“气候民生”
一座中国生态新城的“气候治理”
今年第二批“国补”资金下达 消费品以旧换新今年的销售额超过4332亿元
智驾开始普及,车险“水土不服”问题咋解决?
泰国司法部:他信获准于5月11日假释出狱
农业法大修四大看点
写在“法治浙江”建设20年之际
最高法:对虚假诉讼恶意诉讼等坚决说“不”
香港举办国安法律论坛 增强各界维护国家安全意识
移轴视角看哈尼梯田春耕图
甘肃静宁:苹果花开农事忙
来寿光菜博会看未来无人农场
福建连江:早稻插秧正当时
浙江慈溪:首批大棚杨梅开摘上市
这场交流会,为县域肿瘤MDT培训打开新路径
2026年度中国青年五四奖章揭晓!
中央纪委国家监委公开通报八起违反中央八项规定精神典型问题
关于印发尼帕病毒病诊疗方案(2026年版)的通知
024年中国恶性肿瘤流行情况发布
前沿科技 查看更多>>
打破三大技术壁垒,助低空经济“飞”得更稳
从“六小龙”到“五小凤”:同一根藤上,又一串果
坚持自主可控,自动驾驶方能行稳致远
6G技术加速走向“应用场”
迄今规模最大“虚拟宇宙”构建成功
健康生活 查看更多>>
智能体走入日常 算力底座持续夯实
直击脑机接口技术“痛点”,前沿探索正多路并进
脑机接口风头正劲,但别忽视“辅助”二字
AI与科学仪器融合已到关键节点
国家知识产权局:完善新兴领域知识产权保护制度
实用技术 查看更多>>
“AI集市”亮相数字中国建设峰会
AI赋能科学研究由“单兵作战”迈向“集团冲锋”
太空金属3D打印技术在轨完成演示验证
具身智能特种机器人构筑高危作业“安全结界”
市场监管总局开展CCC认证守底线专项行动
科普博览 查看更多>>
“科技+文旅”解锁“五一”出行新玩法
两部门联合启动2026年“模数共振”行动
智能眼镜从尝鲜到常用有多远
机器人“投身”家庭保洁 具身智能迈向家庭“终极考场”
奋楫问天路,逐梦探苍穹
从长白山到贺兰山,它们为何入选新一年度全国十大考古新发现
乌兹别克斯坦希瓦举办国际舞蹈节
中国传统文化方阵亮相多哥独立日庆典
斯里兰卡举行太极拳推广活动
经典话剧《四世同堂》在墨尔本引发观剧热潮
《普通高等学校本科专业目录(2026年)》发布
教育部“信息技术支撑学生综合素质评价”试点成果现场会与工作促进会在苏州举办
段慧玲、初晓波,任北京大学副校长
青春,那是属于阅读的“黄金时代”
这堂“冠军思政课”彰显拼搏的力量
羽毛球进入“15分制”时代:一场关乎节奏、健康与商业的变革
全天综合:四海宾朋相聚三亚 中国健儿圆梦首金
英超球队切尔西解雇罗塞尼尔:执教106天下课
2026女篮世界杯分组揭晓:中美女篮同处D组
波士顿马拉松:肯尼亚选手包揽男女组冠军 双双实现卫冕
一季度我国海洋旅游业繁荣开局
铁路“五一”假期运输启动
长沙:白天不懂夜的嗨
“熊猫专列·锦绣天府号”在蓉首发
“如意甘肃·山水共鸣”文旅宣传活动启动