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通过微生物电解池协同实现CO2还原与纤维素电发酵的方法。本申请通过在H型电解池的阴极和阳极上构建不同的微生物菌群，使得CO2在阴极处发生还原反应，转化为小分子有机物(甲酸、乙酸、乙醇等)；同时使纤维素在阳极处进行电发酵，逐步转化为有机酸。通过构建不同的微生物菌群，实现CO2和纤维素的定向转化，本申请的方法可以最大化利用纤维素，成本低、效率高，并集合CO2资源化利用于一体，具有较高的应用价值。

本成果利用微生物电解池，使用中空纤维膜电极，在阳极上构建异质微生物菌群，进行微生物电发酵，提高纤维素定向转化效率；同时在阴极上进行微生物电合成，将CO2转化为脂肪酸。利用可以分泌纤维素酶的好氧真菌Trichoderma reesei与厌氧产酸菌(如Megasphaera elsdenii)构建复合微生物菌群，突破了异质微生物需氧量、生长条件不同而难以共存的难题，酶水解产物可以快速地被厌氧产酸菌原位利用，同步实现酶水解和产酸发酵，大幅提高纤维素的转化率和产酸率。同时好氧真菌可以消耗阳极中的氧气，兼性菌(如乳酸菌)再进一步消耗剩余氧气，最终形成厌氧环境，使得厌氧菌能在阳极室中存活并发挥作用。本成果能够协同实现阳极纤维素资源化利用和阴极CO2固定。

本成果能利用废弃电能实现有机废弃物的微生物电发酵和碳源转化，可以实现废弃物的高值转化和利用，产生巨大的环境和经济效益。同时，本成果能够协同实现阳极纤维素资源化利用和阴极CO2固定，解决了目前微生物电解池对阳极的利用率较低的问题，应用前景广阔。

研究组现有成员59人，包括院士1人，研究员2人，副研/助研6人，科研支撑人员、博后及研究生50人，拥有科研实验室、工程专用模拟实验室及检测分析实验室，成员研究基础扎实。

(1)本成果提出在微生物电解池阳极室进行纤维素电发酵，在阴极室进行电合成，

提高了电解池的电子利用率。纤维素类物质在阳极氧化过程中释放的电子可供阴极进行CO2还原，从而可减少外界提供的电子，从而降低了能源消耗，进一步提升此技术的经济效益。

(2)本成果提出的异质微生物构建思路及方法，可对纤维素类物质进行定向转化，根据产物可选择微生物种类。如产乳酸可选择T r i c h o d e r m a r e e s e i 和La c ti pla n ti ba cill us pe n tos us进行组合；产丁酸可选择T ri chod e rma rees e i、Lactiplantibacillus pentosus和Clostridium tyrobutyricum的组合。

(3)本成果提出的异质微生物构建思路及方法，不仅可用于纤维素降解，也可用于其它物质如污染物等。通过微生物对不同物质的敏感度及氧化还原电位，从而对微生物组合使用。

(4)本成果在阴极处直接实现CO2还原，可减少外源H2的添加，避免了H2气液传质低的问题。同时利用不同的微生物组合可对CO2进行定向还原，使其进一步转化为高价值的长链脂肪酸、PHA等。

本科技成果支持技术转让，服务等多种方式，有针对性进行指导转化