Page 43 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 王 黎，等: 微生物电合成捕获 CO 2 及高效催化转化研究进展 ·1543·

续表 1
碳链长 产物 阴极材料 阴极电势/V 功能微生物 总库仑效率/% 生产量 参考文献
2
C2 乙酸 碳布纤维 –0.4 Thermophilic Moorella 65% 58.2 mmol/(m ·d) [37]
网状玻璃泡沫碳 — 产乙酸菌 35% 0.78 g/(L·h) [55]
碳毡 –0.6 混菌 63% 1.06 g/(L·d) [56]
2
石磨棒、石墨毡 –1.0 厌氧污泥 — 35.89 g/(m ·d) [57]
乙醇 — — 工程酿酒酵母 — 1.46 g/(L·h) [58]
2
气体扩散电极 –2.01 混菌 49% 8.46 g/(m ·d) [44]
乙烯 铜单晶 –0.99 — — — [59]
C3 丙酸盐 — — Pseudomonas putida — 0.6 g/(L·h) [46]
丙醇 碳基电极 — 混合硫还原菌 — 0.4 mmol/(L·d) [60]
2
异丙醇 碳毡 −1.35 ± 0.04 产乙酸菌 34%±19% (1.17±0.34) g/(m ·d) [43]
乳酸菌 — — Escherichia coli — 2.5 g/(L·h) [61]
丙三醇 不锈钢 –0.6 和–0.4 Geobacter sulfurreducens — (6.0~9.0) mmol/d [70]
2
C4 丁酸盐 碳毡 −1.35 ± 0.04 产乙酸菌 35%±12% (1.9±0.6) g/(m ·d) [43]
固态电极 — 混菌 58.9% 0.54 g/(L·d) [62]
碳毡 –0.85 混菌 69.8%±2.8% (3.3±0.2) g/(L·d) [63]
碳纤维布 –0.65 Caboxidotrophic 32% 1.82 mmol/d [47]
异丁酸 石墨毡 –0.7 混合厌氧菌 — 0.63 mmol/d [64]
丁醇 碳粉石墨板 –0.795 混合厌氧菌 84.87% 2 g/(L·d) [65]
>C4 琥珀酸 — — Escherichia coli — 1.3 g/(L·h) [66]
— — Ⅰ型甲基单细胞菌 DH-1 — 134 mg/L [67]
纤维碳布 –0.65 Eschericha coli 50.70% 1.10 mol/mol 葡萄糖 [52]
戊酸盐 纤维碳布 — 活性污泥 109% 1324 mg/L [68]
碳毡 –0.85 混菌 69.8%±2.8% (2.0±0.1) g/(L·d) [63]
己酸盐 石墨毡 –0.9 厌氧菌 45% 739 mg/L [69]
辛酸盐 石墨毡 –0.9 厌氧菌 45% 36 mg/L [53]
异戊醇 — — Saccharomyces cerevisiae — 2.1 mg/L [54]
注：“—”代表文献未涉及。

酸等， 催化 转化 C1 废 气并耦 合二 次发酵 产生
4 结束语与展望 MCFAs 是使 MES 成为一种高效、环保和多用途的
生产策略的关键。
从能源生产和消费的线性模式过渡到循环生物
（3）MES 产品的下游加工，包括提取、分馏、
经济是维持未来环境可持续性的关键，MES 平台可
浓缩和纯化，可占生产成本的 60%以上，亟需针对
以将可再生电力用于 CO 2 循环利用和精细化学品生
MES 研发经济高效的提取和分离方法以实现生物
产，显示了利用电活性菌作为生物催化剂从 CO 2 中
基化学品大规模生产。
电驱动生物生产短链和中链脂肪酸的前景，有潜力
取代以化石燃料为基础的能源结构，对于中国实现 （4）实验室规模的 MES 反应器一般在 N 2 、CO 2
混合气体进料条件下运行，但工业废气成分复杂，
碳达峰、碳中和，发展循环经济，提高碳的利用效
在实际应用中由于硫化物、氮化物的生物毒性，一
率具有重要意义，可促进生态文明建设整体布局和
套完整的工业化路线还有待开发。
高质量发展。但由于其自身的局限性，就 CO 2 固定
效率和合成产品类型而言，该技术离工业化应用尚 参考文献：
远，目前还有诸多需要突破的挑战： [1] ANWAR M N, FAYYAZ A, SOHAIL N F, et al. CO 2 utilization:
（1）EET 速率还有很大的提升空间，微生物催 Turning greenhouse gas into fuels and valuable products[J]. Journal
of Environmental Management, 2020, 260: 110059.
化电子从带电材料流向电活性生物的机理信息尚不
[2] KONDAVEETI S, REESH I, GUNDA M, et al. Advanced routes of
明晰，需要对电活性微生物电子转移代谢原理更深 biological and bio-electrocatalytic carbon dioxide (CO 2) mitigation
一步的研究。 toward carbon neutrality[J]. Frontiers in Energy Research, 2020, 8: 94.
[3] CHRISTODOULOU X, OKOROAFOR T, PARRY S, et al.
（2）目前，MES 的主要产物还是价值较低的乙
Corrigendum to "the use of carbon dioxide in microbial