科研团队首创人工海洋碳循环系统：让海水“吐”出绿色塑料

海洋，这座地球最大的天然“碳库”，每年默默吸纳着逾四分之一的人为排放二氧化碳，却也因持续“吞碳”陷入酸化危机，威胁着生态平衡。如今，中国科学院深圳先进技术研究院高翔团队联合电子科技大学夏川团队，首次提出并验证“人工海洋碳循环系统”，以“电催化+生物催化”的耦合魔法，不仅能给海洋“减碳降压”，更能将海水中的碳转化为可降解塑料，在《自然·催化》期刊上写下了蓝色碳资源利用的新篇。

这套系统的核心突破，在于打通了从“海水捕碳”到“材料产出”的全链条，宛如在实验室里复刻了一套高效运转的“人工碳循环引擎”。第一步“碳捕捉”由夏川团队攻克：他们研发的新型电解装置，专为天然海水环境设计，巧妙避开了电极钝化、盐类沉积等传统难题，能在真实海水中连续稳定运行超500小时，碳捕集效率高达70%以上，每吨碳的捕集成本仅约229.9美元，还能同步副产氢气，兼具环保与经济价值。更关键的是团队研发的铋基催化剂（Bi-BEN），通过两步法制备而成，能精准将捕获的二氧化碳电催化转化为高浓度纯甲酸，即便放大系统连续运行20天，产能依然稳定，为后续转化打下基础。

第二步“碳转化”则由高翔团队接力完成。甲酸虽易获取，其生物毒性却让多数微生物“望而却步”。科研人员另辟蹊径，选中生长迅猛的海洋需纳弧菌作为“底盘细胞”，通过合成生物学手段重构基因线路，经长期实验室进化，终于培育出能“吃”甲酸的“超级细胞”——这种工程菌不仅耐受高浓度甲酸，还能以其为唯一碳源高效生长，精准转化出可降解塑料的核心原料：聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的单体琥珀酸，以及聚乳酸（PLA）的单体乳酸。为验证碳的流向，研究人员用碳同位素（13C）标记实验证实：最终产物中的碳原子，确实来自最初从海水中捕获的二氧化碳；而1升与5升发酵罐的中试实验，更证明了这项技术从实验室走向产业的可行性。

如今，这个系统已交出直观的“成绩单”：科研团队用转化出的单体合成了PBS与PLA，制成了可完全生物降解的示范吸管，真正实现了“海水变塑料”的奇迹。但这只是起点——通过电催化与代谢通路的模块化组合，这套平台还能扩展出有机酸、表面活性剂、食品配料等多元产品，服务于化工、医药、食品等多个领域

未来，沿海地区可能出现一座座特殊的“绿色工厂”：一边是电解装置持续从海水中捕碳产甲酸，一边是发酵罐里的工程菌将甲酸转化为绿色原料，形成“捕碳-产料-制品”的一体化链条。这套系统既为海洋酸化“减负”，又为“双碳”目标提供技术支撑，更让“蓝色经济”与绿色产业实现了双向奔赴。正如团队负责人所言，这不仅是碳资源的高值化利用，更是我国建设海洋强国的重要科技注脚#科技# http://t.cn/AXzwtGAF