應用藻生聚磷酸於無細胞仿生二氧化碳固定(1/4)

於21世紀，人類正面臨由溫室效應引起的全球暖化。因此，聯合國氣候變遷大會制定了《巴黎協定》，期望於2050年達成溫室氣體（主要為二氧化碳）之淨零排放。除了開發非化石能源，實現淨零排放的另一種方法是直接固定大氣中之二氧化碳，包括利用生物固定二氧化碳。隨著當代合成生物技術的發展，過去十年已有大量研究報導利用微生物代謝工程之技術固定二氧化碳為增值產物。近年，無細胞合成生物學的興起為二氧化碳固定打開了另一扇門。相較於以生物固定二氧化碳，以無細胞合成生物學之技術固定二氧化碳具有相當的自由度，並且不受微生物生長速率和養分供給的限制。此外，使用液液相分離技術可以更進一步擴展無細胞合成生物學之潛力，使催化物區隔化，穩定酵素、提升酵素催化速率。因此，液液相分離之凝聚層已被應用於生物催化。基於循環生物經濟的概念，本研究將開發一簡便並具高經濟效益之無細胞仿生二氧化碳固定系統。並以綠色非化石來源之能源應用於二氧化碳固定。本研究將利用還原型乙酰輔酶 A 途徑（WL 途徑）固定二氧化碳，因為此途徑為6種自然界固碳途徑中唯一放能之途徑(無需ATP)，因此此途徑之反應更偏向產物累積。本研究將以乳酸作為長期儲存二氧化碳的標的產物。因為聚乳酸為易生物降解之次世代塑膠，並已被全球廣泛利用。估計於2028年其市場規模將可達65億美元。本研究將利用無細胞蛋白合成技術高通量篩選並演化仁澤溫泉微生物之固碳酵素，並將其應用於二氧化碳固定及乳酸合成。此外，本研究將利用微藻處理含磷污水，並使用微藻所產生之聚磷酸為ATP再生及凝聚層建構之原料。最後將固碳酵素包覆於聚磷酸凝聚層進行二氧化碳固定及乳酸合成。