西安交通大学费强教授团队在温室气体生物转化领域的系列成果,构建了生物技术与化学工程耦合的绿色制造新范式。团队通过太空育种、适应性进化等生物技术手段,结合化工发酵工艺优化,实现了甲烷向高活性细胞多糖的高效转化,同时创建了光催化CO₂还原与生物合成串联的耦合策略,为温室气体减排与资源回收提供了双重解决方案。
在甲烷生物转化研究中,团队选育的嗜甲烷菌株多糖含量提升至50%以上,创下现有最高报道值。理化分析表明,这种甲烷基多糖具有优良的化学稳定性和生物活性,其自由基清除能力显著优于阿魏酸及多种植物源多糖,能将氧化损伤胁迫下细胞的存活率提高近20%,在生物医药和化妆品领域展现出广阔应用前景。这一成果通过生物技术手段突破了传统植物提取法效率低、成本高的瓶颈,为多糖类化合物的工业化生产开辟了新路径。
在CO₂转化方面,团队设计合成的Ni-ZnO光催化剂,在低浓度CO₂中甲烷生成速率达1539 μmol/g/h,选择性高达90%。在此基础上构建的嗜甲烷菌细胞工厂,成功实现了CO₂经甲烷中间体高效合成蔗糖和法尼烯。这种化学催化与生物合成的串联策略,不仅解决了CO₂高值化利用的技术难题,更实现了化工原料的绿色替代,为碳达峰、碳中和目标下的化工产业转型提供了关键技术支撑。