新系统实现甲烷二氧化碳高值转化

本报讯（记者李媛）近日，西安交通大学教授费强团队构建太阳能驱动的生物-光催化耦合系统，将甲烷和二氧化碳协同转化为4-羟基苯甲酸和氢气，为分散式碳资源高值化利用、碳减排与可再生能源开发提供了全新技术路径，彰显了生物合成与光催化技术融合的巨大潜力。相关成果发表于《德国应用化学》。

团队创新性地构建了生物-光催化耦合系统，通过合成生物学技术调控嗜甲烷菌体内的甲烷同化途径，以优化甲酸积累和4-羟基苯甲酸合成途径之间的碳通量分配。同时，团队设计了具有生物相容性的光催化剂金属配合物，可在细胞生长条件下以甲酸为光催化底物和电子空穴猝灭牺牲剂，高效生成氢气和光生电子。

为进一步降低系统碳排放，团队还构建了人工固碳途径，实现了光催化过程释放二氧化碳的高效回收，增强了全体系的碳原子经济性。通过整合光催化与生物转化技术，不仅利用可再生能源实现甲酸脱氢，还通过光生电子的定向传递破解了嗜甲烷菌还原力不足的核心瓶颈。

这一进展攻克了甲烷与二氧化碳协同转化中碳通量分配调控、光催化与生物体系兼容、碳封存效率提升、嗜甲烷菌细胞工厂还原力供给不足等关键难题，开发了分散式甲烷气源高值化利用的可行技术方案。

该成果精准对接“双碳”目标与可再生能源发展需求，既实现了分散式碳资源的高效利用，又能联产清洁燃料和精细化工品。其核心技术不仅拓展了嗜甲烷菌细胞工厂的应用边界，更推动了生物制造与光催化技术的交叉融合，为构建可持续、碳中和的技术框架提供了重要支撑，有望广泛应用于化工、能源等工业领域，助力绿色低碳发展转型。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202526097

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