高子熹，郭树奇，费强，2

（1西安交通大学化学工程与技术学院，陕西西安710049；2陕西省能源化工过程强化重点实验室，陕西西安710049）

引 言

进入20世纪中叶后，随着人们在生产和生活中对石化燃料依赖性与日俱增，大量排放的温室气体使得全球气温持续增高，进而导致全球气候变暖和海平面上升[1]，由此引发的环境危机也日趋严重。与1960年相比，2013年大气中CO2浓度增加了30%[2]。在温室气体中，虽然CH4的排放量远不及CO2，但其排放来源广泛，其中包括来自气田、油田和煤矿等石化资源开发过程[3]，反刍动物养殖[4-5]以及污水处理[6]等活动。此外，如以20年时长计算，CH4的温室效应潜力值是等量CO2的80余倍[7]，即每排放一个当量的CH4，相当于排放80个当量的CO2。因此，降低温室气体排放及低碳发展已成为全球共识。我国已在2015年的巴黎峰会上明确承诺中国2030年单位GDP的CO2排放比2005年至少下降60%[8]。

随着现代生物技术的创新突破和节能减排理念的推广，温室气体已成为一种重要的可被微生物利用的碳源。目前，全球CO2年排放量超过1.00×105t的装置多达7400套[2]，运用碳捕集、利用及封存（carbon capture,utilization&storage，CCUS）技术[9]将其储存可用于微藻等光合微生物的生长，继而转化为高附加值化学品[10-13]。CH4可来源于天然气（页岩气）[14]、沼气[15-16]和可燃冰[17]等多种途径，且其储量均较为丰富，而微生物也可对CH4进行有效固定和高效转化[18-22]。同时，相较于化学利用方式，CO2和CH4的生物转化过程条件温和[23-24]、易于操作且碳源理论转化率可观[25-26]。因此，通过生物途径转化温室气体，不仅能够有效降低碳排放，而且可实现气体碳源的高值扩展利用。……