化工进展 ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (5): 2811-2824.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1982

• CO2减排利用 • 上一篇    

以CO2为原料的第三代生物炼制现状

李煜真1,2(), 贺铭敬1,2, 王皓明3, 马小清1, 刘立成3, 李福利1,4()   

  1. 1.太阳能光电转化与利用全国重点实验室,青岛新能源山东省实验室,一碳炼制山东省工程研究中心,中国 科学院青岛生物能源与过程研究所,山东 青岛 266101
    2.中国科学院大学,北京 100049
    3.中国海洋大学,山东 青岛 266100
    4.山东能源研究院,山东 青岛 266101
  • 收稿日期:2024-12-04 修回日期:2025-03-27 出版日期:2025-05-25 发布日期:2025-05-20
  • 通讯作者: 李福利
  • 作者简介:李煜真(1999—),男,硕士研究生,研究方向为一碳气体生物转化与利用。E-mail:liyz@qibebt.ac.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金联合基金重点项目(U22A20425)

Current status of the third-generation carbon-one biorefinery using CO2 as raw material

LI Yuzhen1,2(), HE Mingjing1,2, WANG Haoming3, MA Xiaoqing1, LIU Licheng3, LI Fuli1,4()   

  1. 1.Key Laboratory of Photoelectric Conversion and Utilization of Solar Energy (CAS), Qingdao New Energy Shandong Laboratory, Shandong C1 Refinery Engineering Research Center, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266101, Shandong, China
    2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
    3.Ocean University of China, Qingdao 266100, Shandong, China
    4.Shandong Energy Institute, Qingdao 266101, Shandong, China
  • Received:2024-12-04 Revised:2025-03-27 Online:2025-05-25 Published:2025-05-20
  • Contact: LI Fuli

摘要:

利用微生物发酵一碳气体生产生物燃料及化学品,是当今实现碳资源捕捉利用和绿色生物制造的重要途径之一。CO2和CO、甲烷、甲醇以及甲酸等含有一个碳原子的物质被称为一碳(one carbon,C1)资源,其来源广泛且价格低廉,有望成为生物制造的替代原料。C1原料生物转化有助于缓解温室效应、助力“碳中和”目标。本文总结了近年来以CO2为原料通过微生物炼制生产重要能源和化学品的研究进展,论述CO2的生物代谢途径以及产物合成途径,讨论以CO2为原料的C1生物炼制中微生物的工程化改造,并展望未来绿色生物制造的新路线。

关键词: 一碳气体, 生物炼制, 固碳途径, 代谢工程

Abstract:

The microbial fermentation of one-carbon (C1) gases to produce biofuels and chemicals represents a key pathway for carbon resource capture, utilization, and green biomanufacturing. One-carbon feedstocks, such as CO, CO2, methane, methanol, and formic acid, are characterized by their single-carbon atom composition. These resources are abundant, low-cost, and hold potential as alternative feedstocks for biomanufacturing. Additionally, their bioconversion contributes to mitigating the greenhouse effect and supports the achievement of carbon neutrality goals. This article reviews recent progress in microbial refining of CO2 to produce essential organic acids and alcohols, elaborates on the biological metabolic pathways of CO2 and product synthesis, discusses the genetic engineering of microorganisms in C1 biorefining, and envisions future pathways for green biomanufacturing.

Key words: one carbon, bio-refinery, carbon fixation, metabolic engineering

中图分类号: 

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