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進入突破光合作用！高效人工固碳循環 中研院廖俊智團隊設計成功
人工固碳循環示意圖。（中研院提供）
〔記者邱芷柔／台北報導〕中央研究院今（7日）指出，中研院院長廖俊智費時7年，與研究團隊成功設計出一套人工固碳循環途徑，打破光合作用限制，固碳效率更勝一籌，不僅吸碳還能儲存、轉化再利用，該研究成果也登上著名國際期刊《自然催化（Nature Catalysis）》。
中研院說明，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，此過程稱為「固碳（carbon fixation）」，是目前空氣中捕碳最有效的方式，然而團隊認為光合作用的速度仍不夠快，著手打造超越植物光合作用效率的人工固碳循環途徑，並將二氧化碳轉化為再利用的化學品。
德國研究團隊曾在2016年發表人工固碳研究，廖俊智表示，此次研究成果這是人類史上第二次創造出與自然界不同的固碳循環，其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。
研究團隊指出，大自然光合作用有三大限制：
第一，其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（photorespiration）作用，降低固碳效率。
第二，植物只在生長期有明顯固碳效果。
第三，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。
團隊成員中研院生物化學研究所林柏亨博士表示，首先，為解決植物固碳酶也會與氧結合的問題，他們選取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。此外，此途徑只利用微生物體內的酶，而不使用整個微生物，故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。
林柏亨說，團隊所設計的人工固碳循環是一種負碳技術，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。未來除了加緊佈建無碳再生能源，如何以負碳技術增加碳匯是達到2050年淨零碳排的關鍵。
林柏亨也說，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。
中研院表示，此技術從2014年著手開發，研究團隊自己畫設計圖，請物理所機械工廠製作反應器，到應科中心團隊協助建置光學系統，有效監控輔酶再生，費時7年終於完成此項突破性成果。該論文共同第一作者為林柏亨博士，通訊作者為廖俊智院長，研究成員包括本院應用科學研究中心陳祺助研究員及其團隊。
圖為反應器及光學設備等，為中研院物理所、應科中心等跨領域團隊協助打造。（中研院提供）
