任杰，曾安平

（1 中国农业科学院植物保护研究所，植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193；2 德国汉堡工业大学，生物过程与系统工程研究所，德国 汉堡 D-21073）

本世纪人类面临的最大挑战之一是能源转型和气候变化，这两者都与二氧化碳（CO2）的排放和利用息息相关。迫于大众对频繁极端气候的高度关注和强大舆论压力，世界各主要工业国家都纷纷公布甚至提前原定碳达峰和碳中和的时间点。尤其是中国最近在这方面的重大举措，提出力争于2030 年前达到CO2排放峰值，并在2060 年前实现碳中和，使得CO2的减排、捕捉和利用成为各领域的重大课题和迫切任务。为实现上述目标，需要工业技术和国家相关产业政策的根本性变革，使能源系统从化石能源转化为以可再生能源为主，制造业从不可再生碳资源转化为以可再生碳资源为主，基于CO2的生物制造从长远来讲是实现这两大目标的最佳途径。

基于CO2的生物制造在文献中也常被称为第三代生物炼制技术，以区别于主要以淀粉及其他含糖物质为原料的第一代生物炼制技术和以木质纤维素等生物质为原料的第二代生物炼制技术，其特征是利用微生物及藻类细胞工厂在光或电等可再生能源的驱动下将CO2等碳一化合物转化为生物能源、化学品及材料等。生物制造原则上具有易于大规模生产、条件温和、选择性好、环境友好等优点，符合绿色生态的理念，近年来基于CO2的生物制造尤其受到广泛的重视。……