困擾我們人類的減碳問題有新的創新技術可以解決了！中央研究院今日宣布，院長廖俊智費時 7 年時間，帶領團隊成功打造「人工固碳循環」，超越植物光合作用的效率，能將二氧化碳轉化為再利用的化學品，研究成果已在今年 2 月發表於著名國際期刊《自然催化》（Nature Catalysis）。

目前大氣中的二氧化碳，主要是經由植物行光合作用轉化為有機化合物，這個過程稱為「固碳」（carbon fixation），為目前空氣中捕碳最有效的方式，但是速度仍不夠快。

廖俊智表示，「人工固碳循環」是人類史上第二次創造出與自然界不同的固碳循環，這個循環可在實驗室反應器中維持 6 小時，為目前人工固碳效率最高的方法。

以人工固碳途徑突破光合作用限制

大自然光合作用有三大限制，首先所伴隨的固碳過程，是透過植物吸收陽光，以固碳酶（RuBisCO）來固定二氧化碳，並轉化為有機碳儲存在植物體內，但這種固碳酶會受到環境中氧氣影響，產生光呼吸作用，降低固碳效率，而且植物只在生長期有明顯固碳效果，像白天捕捉的二氧化碳，其中一半又經由夜晚的呼吸作用釋放出來，也讓固碳效率打折扣。

廖俊智研究團隊的生物化學研究所博士林柏亨表示，團隊設計出一個比光合作用更有效率的人工固碳途徑，首先為解決植物固碳酶也會與氧結合的問題，選取 2 種不受氧氣影響的固碳酶，再加上 19 個微生物酵素酶共同組合而成，排除「光呼吸」作用干擾，而這途徑只利用微生物體內的酶，並非使用整個微生物，所以能不受植物細胞生長期限制與呼吸作用影響，打造高效的固碳效率。

▲人工固碳循環示意圖。（Source：中研院）

負碳技術不僅吸碳！還能儲存、轉化再利用

為解決日益嚴重的二氧化碳問題，除了要加緊佈建無碳再生能源之外，如何以負碳技術增加碳匯將是達到 2050 年淨零碳排的關鍵。林柏亨說明，團隊所設計的人工固碳循環正是一種負碳技術，能進一步將二氧化碳轉換為可再利用的化學品，不但減少碳排，同時也可以增加碳匯。

研究配合光學即時監控以及輔酶（ATP、NAD(P)H及FAD）再生，提供持續固碳的能量，不斷將二氧化碳轉化為多種常見的化學先驅物（acetyl-CoA、pyruvate及malate），可用來製造多種化學原料，取代石化產品或藥品、食品。

廖俊智指出，這項研究開創新的反應器固碳途徑，可在室溫環境中進行，彈性運用於不同的場域，未來可配合電化學反應，以綠電達成碳再利用的負碳效果。

面對氣候變遷的嚴峻挑戰，廖俊智運用合成生物學，創造出可持續固碳的人工碳循環路徑，有助於負碳技術的發展，解決全球暖化問題，並陸續在《自然》、《科學》、《細胞》等頂尖期刊上，發表多篇成果，並在 2021 年獲得以色列總理獎，表彰廖俊智在生質能源研究的重大突破。

文章來源：科技新報