碳循环

在应对气候变化的宏大叙事中，碳循环技术正经历着从“减排”向“负碳”的范式转移。前沿研究不再局限于传统的碳捕获与封存（CCS），而是迈向了更具经济价值的碳捕获与利用（CCU）。当前的科研焦点集中在通过电催化和光催化手段，将二氧化碳高效转化为高附加值的碳氢化合物。例如，基于铜基单原子催化剂的研究取得了突破性进展，科学家们通过精确调控催化剂表面的配位环境，显著降低了二氧化碳还原反应（CO2RR）的能垒，实现了从 CO2 到乙烯、乙醇等多碳产物的高选择性转化。此外，人工光合作用系统的效率正在逼近自然光合作用的极限，通过模拟植物叶绿体的 Z 型机制，研究人员开发出了能够在可见光下稳定运行的半人工光合系统，直接将太阳能转化为化学键能。与此同时，酶工程与合成生物学的结合为生物固碳开辟了新路径，通过重构卡尔文循环或设计非自然的固碳途径，微生物细胞工厂正被改造成高效的“吸碳机器”。这些技术不仅重塑了碳资源的利用方式，更为构建零碳甚至负碳的工业体系奠定了坚实的分子基础。