电-微生物协同系统用于CO₂高值转化的研究进展 合成生物学    DOI:10.12211/2096-8280.2025-070

图9 电催化-微生物异位耦合CO₂转化系统的三种集成模式^［9］

正文中引用本图/表的段落

根据系统集成程度与反应模块分离程度的不同，异位耦合系统可分为三种基本类型（图9）：（1）原位一体化集成型［图9（a）］：电催化反应与微生物转化过程在同一反应器内协同发生，通过中间产物的即时传输实现高效耦合，具有反应路径短、能耗低的优势；（2）半分离型［图9（b）］：电催化与生物过程在空间上分隔，借助液体循环或气体传输介质连接两个单元，兼具模块独立性与系统紧凑性；（3）完全分离型［图9（c）］：电催化与微生物单元分别在独立装置中运行，中间产物经过纯化、调节后输入至微生物模块，具有最佳的工艺灵活性和工业放大潜力。该技术路径的核心在于构建“电化学合成-生物组装”的级联体系，即首先通过电催化将CO₂转化为C₁-C₂平台化合物（如甲酸、乙酸、CO等），再利用工程微生物将其进一步合成为C₃₊高附加值化学品，实现碳链延伸和分子复杂化［97， 98］。

作为异位耦合策略中的关键形式，半分离型异位耦合系统近年来在电-微生物协同CO₂转化研究中受到广泛关注，尤其在流动反应器等连续反应体系中表现出良好的可控性与工程适配性。如图9（b）所示，此类系统将电催化还原与微生物转化过程设置在两个空间上独立的反应单元中，二者通过液体循环介质实现中间产物的转运与衔接。相比于原位系统，该结构既避免了电极与微生物之间的相互干扰，又赋予了两个子系统在反应条件（如pH、温度、电位等）上的独立调控能力，有利于分别优化其反应性能。

原位耦合与异位耦合的对比 ...