近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院高翔團隊聯(lián)合電子科技大學(xué)夏川團隊，實現(xiàn)了將海水中的CO?轉(zhuǎn)化為可完全生物降解的PBS及PLA，相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·催化》。

海洋作為地球上最大的天然“碳庫”，每年吸收逾四分之一的人為排放二氧化碳。而這項技術(shù)能把這些已進入海洋的碳，重新轉(zhuǎn)化為人類可利用的資源，不僅減緩了海水酸化，更實現(xiàn)了海洋資源的高值化利用。

實際上，讓二氧化碳變“廢”為“寶”的技術(shù)，我國早已處于領(lǐng)先地位。

早在2021年，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》就發(fā)布過一則來自中國合成生物團隊的學(xué)術(shù)成果，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延和團隊，在實驗室中首次實現(xiàn)從二氧化碳到淀粉分子的全合成。
這項被稱為“空氣造饅頭”的技術(shù)，用1立方米大小的生物反應(yīng)器生產(chǎn)的淀粉量，就能與5畝土地種植出來的玉米相當。

隨后的2022年，電子科技大學(xué)夏川課題組、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院于濤課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組實現(xiàn)了“空氣變糧油”。

該研究通過電催化結(jié)合生物合成的方式，將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸，并進一步利用微生物可以合成葡萄糖和油脂。

上述種種突破，為人類解決地球“糧食危機”和“氣候危機”提供了一條新道路，也掀起了“第三代生物制造”的熱潮。

什么是“第三代生物制造”

我們熟悉的功能糖、聚乳酸等生物制造產(chǎn)品，都屬于以玉米和秸稈為原料的第一、二代生物制造。

他們或是需要淀粉及其他含糖物質(zhì)，或是將木質(zhì)纖維素等生物質(zhì)為原料，都面臨著與人爭糧、與糧爭地的問題，危及國家糧食安全。

而第三代生物制造，將以我們身邊隨處可見的二氧化碳作為原料，不僅徹底擺脫了對農(nóng)業(yè)資源的依賴，還能主動消耗溫室氣體，實現(xiàn)“雙碳”目標。

總的來說，第三代生物制造就是指利用微生物及藻類細胞工廠，在光或電等可再生能源的驅(qū)動下，將CO2等碳一化合物轉(zhuǎn)化為生物能源、化學(xué)品及材料等。

在《中國科學(xué)報》的采訪中，在國際上率先提出“第三代生物煉制”理念的譚天偉院士表示：最大的科學(xué)挑戰(zhàn)是設(shè)計超越自然光合作用效率的全新酶催化劑和光-酶耦合系統(tǒng)。而最大的工程挑戰(zhàn)則在于如何將這種高效但往往脆弱的生物系統(tǒng)進行工程放大，設(shè)計出能穩(wěn)定、連續(xù)、低成本運行的反應(yīng)器。

這要求我們從“仿生”走向“超生”，從“實驗室”走向“工廠”，是一場從“0”到“1”再到“100”的全面挑戰(zhàn)。

中國已實現(xiàn)多點突破

目前，歐盟、美國、加拿大、英國、澳大利亞等均制定了將二氧化碳作為工業(yè)生物技術(shù)的新型替代原料的相關(guān)技術(shù)發(fā)展路線圖。

在中國，百年央企招商局集團成立了武漢二氧化碳綠色轉(zhuǎn)化與生物制造工藝實驗室，踐行國家雙碳戰(zhàn)略和糧食安全戰(zhàn)略，打造“馬利克曲線”。

合成生物企業(yè)吉態(tài)來博已牽頭完成國內(nèi)首套“微生物利用二氧化碳制飼料蛋白”工業(yè)化示范項目。

該項目設(shè)計年產(chǎn)量為百噸級，將二氧化碳尾氣作為主要碳源，通過先進的生物發(fā)酵技術(shù)，將其高效轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)豐富、安全性高、適口性良好的酵母蛋白。

該公司還獲得了我國批準的首張具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、以二氧化碳為主要碳源生產(chǎn)的飼料原料新產(chǎn)品證書。

此外合成生物企業(yè)首鋼朗澤，是擁有最早實現(xiàn)“碳捕獲乙醇”規(guī)模化生產(chǎn)的工廠，也是全球首個實現(xiàn)工業(yè)尾氣規(guī)模化生產(chǎn)微生物蛋白的企業(yè)。該公司已研發(fā)出中國首個新型飼料蛋白原料，粗蛋白含量超過80%，比魚粉高出15%以上，是豆粕的近2倍，大幅優(yōu)于傳統(tǒng)飼料來源。

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北京鴻潤寶順科技有限公司創(chuàng)建于2008年，位于北京自由貿(mào)易試驗區(qū)科技創(chuàng)新片區(qū)，是一家以蛋白胨、大豆蛋白胨、胰蛋白胨、酵母浸粉、牛肉浸粉等微生物培養(yǎng)基原材料和發(fā)酵原料為主，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的現(xiàn)代化高新技術(shù)企業(yè)。2020年在四川省閬中市建立生產(chǎn)基地。產(chǎn)品供應(yīng)國內(nèi)所有合成生物學(xué)領(lǐng)域，為行業(yè)企業(yè)提供大量生物發(fā)酵所需的有機氮源原料。公司不斷創(chuàng)新技術(shù)、調(diào)整配方、升級工藝，用更好的產(chǎn)品助力行業(yè)發(fā)展。

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