突破性进展！中国科研团队成功破解海水捕碳难题

碳汇林讯 海洋作为地球上最大的天然碳库，每年吸收着超过四分之一的人为排放二氧化碳。然而，随着大气中二氧化碳浓度的持续上升，大量二氧化碳溶解导致海洋酸化加剧，已对海洋生态安全构成威胁。如何将已入海的碳资源化并减缓酸化，成为海洋治理与绿色制造的共同命题。

一种被称为“人工海洋碳循环系统”的全新技术，正将海水中的二氧化碳直接转化为可降解塑料单体，使“蓝色经济”与“双碳”目标找到完美结合点。这项由中国科学院深圳先进技术研究院高翔团队与电子科技大学夏川团队联合攻关的成果，于2025年10月6日发表在国际权威期刊《自然·催化》上，首次打通了从海水碳捕集到生物转化的关键环节。

1、技术突破
研究团队提出的“人工海洋碳循环系统”，构建了一个从“海水吸碳”到“材料与分子产出”的完整链条。该系统采用“电催化+合成生物学”协同方案，以可降解塑料单体为示范，形成可扩展的平台路径。电催化环节，电子科技大学夏川团队设计了一种新型电解装置，解决了电极钝化和盐类沉积等难题。
实验结果显示，该装置能在天然海水里连续稳定运行超过500小时，二氧化碳捕集效率高达70%以上，还可同步副产氢气。
生物催化环节，中国科学院深圳先进技术研究院高翔团队选择了生长速率极快的海洋需纳弧菌作为底盘细胞。通过实验室的长期进化和合成生物学手段，他们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。

2、产业化前景
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。
研究人员通过碳同位素（13C）标记实验明确证实，最终生成的琥珀酸分子中的碳原子确实来自于最初捕获的二氧化碳。在1升与5升发酵罐完成的中试级放大验证，标志着该系统具备实际放大与产业化可行性。
未来，研究团队计划在沿海地区构建集成化的“绿色工厂”。一方面，依托电催化装置持续从海水中捕获二氧化碳并转化为甲酸；另一方面，通过发酵罐中的工程菌将甲酸高效转化为绿色塑料原料。
随着技术不断优化与大规模应用，该研究将有效缓解海水酸化问题，为中国“蓝色经济”高质量发展注入强劲绿色动能。

沿海“绿色工厂”的构想已不遥远。研究团队计划在沿海地区构建集成化的生产线，一边用电解装置捕获海水中的二氧化碳，一边通过发酵罐中的工程菌将转化后的甲酸高效变为绿色塑料原料。
随着技术不断优化与大规模应用，未来我们使用的塑料制品，很可能就来自这片蔚蓝大海中的碳元素。