太阳能解耦生物杂交光合系统：突破自然合成，开启可持续生物制造新篇

为解决光合微生物利用太阳能时化学能存储用于维持生存而非生物合成的问题，研究人员开展了太阳能解耦光合生物杂交策略研究。结果显示，该策略下催化剂与沼泽红假单胞菌（R. palustris）混合系统的表观光转换效率（APCE）达 8.30% 。此研究为光催化反应及太空生物制造提供新思路。

　　光合微生物能够通过将太阳能转化为化学能，直接把二氧化碳（CO₂）转化为高附加值的长链化学物质，这为二氧化碳封存与可持续发展的结合提供了一条很有前景的途径。然而，存储的化学能，比如光反应中产生的关键还原力烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH），其目的是支持微生物在黑暗环境下生存，而非用于生物合成，这不可避免地给实际应用带来了很大限制。在这项研究中，所提出的时空太阳能解耦生物杂交策略，能够让光合微生物将光合作用延伸到黑暗环境中。这项研究作为一个概念验证，可为未来关于拓展不依赖原位照射的光催化反应的研究提供指导。它也可能为太阳能的可持续利用，以及在阳光稀缺地区的生物制造项目开辟新的途径。受光合作用中太阳能存储过程的启发，通过将持久性光催化剂与光合自养微生物相结合，开发出一种太阳能解耦光合生物杂交策略，用于可持续的全天候生物制造。该策略通过引入能量存储和释放过程，克服了太阳能供应固有的间歇性问题。结果表明，持久性催化剂 / 沼泽红假单胞菌（R. palustris）杂交系统的表观光转换效率（APCE）达到 8.30%，远高于未添加催化剂的沼泽红假单胞菌（4.36%）。此外，所提出的太阳能解耦生物杂交策略不仅在与实际发电厂合作捕获和利用烟道气中的二氧化碳方面展现出巨大潜力，而且在不同的光合微生物中都具有普遍适用性。这项概念验证研究为在没有原位照射的情况下扩展光催化反应提供了新的思路，也为可持续的太阳能利用以及在太阳能可能受限的太空环境中的生物制造开辟了新的道路。