利用可再生能源将二氧化碳转化为增值产品，是实现可持续的碳循环的有效途径。虽然CO₂电解已经得到广泛研究，但其产物仅限于一些C_1-3产物。近日，韩国科学技术院Sang Yup Lee、Hyunjoo Lee将CO₂电解与微生物发酵相结合，并以克为单位从气态CO₂中直接生产聚-3-羟基丁酸酯（PHB）。

本文要点：

1) 该生物混合系统包括在沉积在气体扩散电极（GDE）上的Sn催化剂上将CO₂电化学转化为甲酸盐，以及随后在发酵罐中通过Cupriavidus necator细胞将甲酸盐转化为PHB。针对这种生物混合系统，作者对电解槽和电解质溶液进行了优化。

2) 作者将含有甲酸盐的电解质溶液连续循环通过CO₂电解槽和发酵罐，从而导致PHB在C.necator细胞中有效积累，进而达到干细胞重量的83%的PHB含量，并使用4cm² Sn-GDE产生了1.38g PHB。此外，作者通过添加新鲜细胞和去除PHB，对该生物混合系统进行进一步修改，使其能够在稳定状态下连续生产PHB。开发这种生物混合系统所采用的策略将有助于建立其他直接从气态CO₂生产化学品和材料的生物混合系统。

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Jinkyu Lim et.al Biohybrid CO₂ electrolysis for the direct synthesis of polyesters from CO₂ PNAS 2023

DOI: 10.1073/pnas.2221438120

https://doi.org/10.1073/pnas.2221438120