8 月 16 日消息，芬兰图尔库大学联合多国团队取得合成生物学重要进展，成功开发一套搭载光合微生物的新型生物制造系统：将经过基因改造的蓝细菌固定在纳米纤维素薄膜上构建活体生物膜，依靠太阳能驱动光合作用，直接利用空气中二氧化碳合成关键工业原料乙烯，相关成果刊发于《生物技术趋势》。

传统微生物光合生产普遍采用悬浮培养液模式，短板十分突出：系统需要消耗大量水资源，持续搅拌维持体系稳定带来较高能耗；同时液体中细胞相互遮挡光线，深层微生物光照不足，光能利用率长期受限，制约量产潜力。 全新方案通过纳米纤维素薄膜固载蓝细菌，从底层架构解决上述痛点。实验数据显示，这套生物膜系统能够维持蓝细菌活性连续生产超 4 个月，乙烯产出总量达到传统悬浮培养体系的两倍。与此同时，作为载体的纳米纤维素具备优良生物降解特性，生产周期结束后材料可回收循环使用，进一步降低环境负担。

技术突破带来多重利好

1. 产业端：开辟绿色乙烯全新制备路线 乙烯是石化产业基石原料，当前绝大多数乙烯依赖石油、天然气裂解生产，属于高碳排放工艺。该技术以阳光、二氧化碳为基础原料，不依赖化石资源，有望打造生物基乙烯新赛道，助力塑料、化纤、精细化工行业摆脱化石原料约束。
2. 成本与资源：显著降低水耗、能耗 摆脱大规模培养液需求，大幅缩减用水规模；规避悬浮体系持续搅拌能耗，薄膜平铺结构光照分布更均匀，光能转化效率大幅提升，有利于后续降低规模化生产运营成本。
3. 环保循环：兼具碳利用与可持续属性 生产过程持续捕获大气 CO₂，实现温室气体资源化利用；载体材料可回收降解，全过程污染物排放更少，契合循环经济发展要求。
4. 技术延展性：通用平台潜力巨大 本次仅验证乙烯合成路径，这套 “纳米纤维素薄膜 + 光合微生物” 框架具备通用性。更换改造菌株代谢通路，理论上可用来生产有机酸、生物燃料、高附加值生物医药中间体等多种化学品。

长远行业与全球发展影响

1、重塑生物制造发展方向

过往光合生物制造大多聚焦短期实验室产量，该研究证明固载生物膜可以实现微生物长期稳定持续生产，为光合细胞工厂从实验室走向中试、工业化提供可行路线，推动行业由悬浮培养模式，向固态活体生物膜反应器方向探索。

2、为碳中和提供新型 CCUS 方案

技术融合固碳 + 化学品生产双重价值，把二氧化碳从排放物转化为商品原料。未来可配套电厂、工业排放源，就地捕获废气中的二氧化碳进行转化，拓展工业碳资源化利用的可选路径。

3、推动合成生物学、生物质材料交叉创新

拉动纳米纤维素、活体生物材料、工程蓝细菌等上下游技术协同发展。纤维素载体来源于可再生生物质，与光合微生物形成全链条绿色体系，加速新材料与生物制造产业融合。

4、存在阶段性约束，产业化仍有距离

现阶段成果属于实验室验证成果，想要落地大规模商用，还需要攻克薄膜规模化制备、反应器工程设计、长期运行菌种稳定性、产物低成本分离提纯等难题。短期难以替代传统石化乙烯，中长期有望在分布式、低碳特种化学品领域率先实现示范应用。