院企携手，二氧化碳“变废为宝”走出新路径
乙酸香叶酯吨级中试发酵产品。
■本报记者 刁雯蕙
开栏语
科技创新和产业创新深度融合，是以高水平科技自立自强引领发展新质生产力的关键。当前，中国科学院正围绕抢占科技制高点核心任务，面向“十五五”启动实施“两创融合”行动方案，推动科技创新供给与产业需求牵引双向奔赴。从实验室到生产线，从原始创新到成果转化，一系列实践正在重塑科研组织模式，打通科技向现实生产力转化的通道。本报即日起推出“‘两创融合’进行时”专栏，通过记录中国科学院与重点中央企业的深度合作案例，展现院企合作推动科技与产业深度融合的具体实践。
中国科学院发布的“十五五”发展规划中明确提出，注重科技创新和产业创新深度融合（简称“两创融合”），加快培育发展新质生产力。
日前，《中国科学报》记者跟随中国科学院办公厅组织的“两创融合”记者行来到中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称深圳先进院）。在全国首创的科技成果超市里，上千项前沿科研成果以卡片形式按颜色分区整齐“上架”。其中，“已转化技术成果”一栏展示了深圳先进院与招商局集团所属招商局先进技术研究院的合作成果。
双方依托深圳先进院多学科研究力量和前沿技术创新，开展基于电催化二氧化碳转化与生物炼制的绿色制造技术研发，经过3年多的努力，目前已完成百吨级二氧化碳电催化系统的研制并实现点火运行，同时千吨级二氧化碳电催化工程化平台也完成了总体设计与关键模块验证。
院企携手，瞄准新赛道
时间回到2022年，在国家提出“双碳”目标的背景下，深圳先进院紧跟国家战略布局，积极响应“中国科学院科技支撑碳达峰碳中和战略行动计划”，成立了碳中和技术研究所，由中国科学院院士成会明担任所长。该所围绕可再生能源、能源存储与转化、智慧能源、二氧化碳捕获与转化、碳中和经济与城市发展等五大领域整体布局，面向“双碳”战略目标，突破碳中和基础科学与前沿技术，以满足我国特别是广东省和深圳市碳中和产业发展的重大需求。
与此同时，招商局集团正探索培育绿色科技等新兴产业。“想要实现这一目标，需要推动‘产学研用’各方的协同合作。”招商创科副总经理、招商局先进技术研究院副院长陈超表示，深圳先进院聚焦前沿技术突破和创新，招商局先进技术研究院则挖掘产业资源和应用场景，推动中试放大、工艺优化和产业承接。双方携手，有望让科研成果加快从实验室走向中试、从样品走向产品，在真实产业场景中得到验证。
经过紧密筹备和多轮商议，2022年12月，由成会明领衔，联合深圳先进院于涛团队、夏霖团队及张小龙团队组成跨学科力量，与招商局先进技术研究院开展“基于电催化二氧化碳转化与生物炼制的绿色制造”项目研发合作。
“开发和利用可再生能源是实现‘碳中和’的根本途径。当前，二氧化碳转化利用在催化效率、长期稳定性、工程放大和经济性等方面仍存在难题。”成会明介绍，上述联合研发项目聚焦高效二氧化碳催化转化材料与器件、低碳化学品合成生物学转化、多碳源综合利用转化与系统集成三大方向展开攻关。以工业排放的二氧化碳为原料，依托电催化技术获得有机碳源，再经过生物发酵，实现化妆品原料、农业菌剂等高附加值产品的可持续制备，从而打通从电催化二氧化碳转化到生物炼制的完整技术链，破解传统制造高度依赖粮食与化石资源、工业二氧化碳缺乏高价值消纳路径、二氧化碳利用领域存在技术短板等现实问题，为保障粮食安全、实现“双碳”目标提供可落地的技术支撑。
百吨级中试线点火运行
科技成果要从实验室走向市场，横亘着难以跨越的“死亡之谷”。对于研发周期长、风险高的前沿领域而言，推动成果从实验室研究到中试放大再到产品化，是科技成果产业化进程中的重要环节。
自合作伊始，项目团队就在思考，科技成果不能只停留在实验室，要“走出去、用起来”。经过一年多的考察和可行性验证，2024年，项目依托招商创科武汉绿色生物制造实验室，建成电催化二氧化碳绿色转化与生物制造中试验证平台，并成功点火运行。
这套装置能做什么？深圳先进院高级工程师夏霖负责项目电催化和生物发酵的系统集成和工程化设计。据他介绍，与国内普遍以粮食碳源发酵为主的常规生物制造中试平台不同，该平台具备年消纳百吨二氧化碳的技术能力，以工业排放废气中的二氧化碳为原料，通过电催化装置转化为小分子有机碳源，利用各类工程菌株“吃碳”得到高附加值的下游产物，能够支撑从1升、10升、百升直至吨级的不同规模生物发酵测试，验证不同菌株的中试放大工艺及经济性。
“工程化系统要考虑的并不是某个参数有多高，而是整体技术参数体系有没有短板。”深圳先进院副研究员、深圳理工大学副教授张小龙团队负责前端催化剂与电化学反应系统、器件原型的探索。他回忆说：“某个催化剂在实验室测试时性能很好，但放在工业化器件上效果可能并不尽如人意，材料、改性、催化组合都要经过海量试错，最终形成一套可操作的工程化方案。”
这一中试平台为深圳先进院研究员于涛团队的生物制造研发工作提供了关键支撑。于涛基于此前在吨级发酵工艺放大、工业菌株构建与制备领域积累的技术优势，带领团队成功开发出十余种工程菌株，依托该中试平台实现了乙酸香叶酯的吨级放大验证，为后续规模化生产提供了工程化技术储备。
乙酸香叶酯是一种具有玫瑰与香柠檬复合香气的单萜酯类香料，是重要的化妆品原料。于涛介绍，团队依托现有中试平台，构建了以低碳化合物为部分底物的乙酸香叶酯生物合成技术体系，并在吨级发酵罐中实现了产量超过30克每升，技术指标达到国际领先水平。
“十五五”规划建议中，生物制造被列为我国将培育壮大的6个未来产业之一。二氧化碳的生物转化，正是生物制造领域极具潜力的方向。项目的不断推进，将进一步为新能源绿电消纳、支撑非粮生物制造、推动高碳排放绿色转型等方面提供支撑。
打造“两创融合”新示范
为深入学习贯彻习近平总书记关于科技创新和产业创新深度融合的重要论述，不久前，中国科学院与国务院国资委在京召开2026年度合作会商会议，总结双方战略合作的进展与成效，研究部署下一阶段合作重点任务。
此次合作展示了“科研国家队”与“产业国家队”深度合作的新路径，不仅是中国科学院推动“两创融合”的典型示范，更是中国科学院与国资委深化战略合作、加快培育发展新质生产力的重要体现。
深圳先进院院长刘陈立表示，作为中国科学院在深布局的科研国家队，深圳先进院自2006年建院以来，始终坚持科技创新与产业发展一体设计、一体推进，与央企从需求凝练到成果转化、价值分享等方面开展全链条合作。
他指出，科研机构与央企合作，不是简单的技术转让，而是技术、团队、平台、场景、资本和工程能力的深度融合，使全要素在研发、中试、转化、量产等环节提前衔接、压茬推进，提升科技成果转化效率。
展望未来，深圳先进院将纵深推进与央企合作，围绕平台建设、科研攻关、人才培养等方面持续发力，以更实举措实现创新链与产业链深度融合，服务国家发展战略，为加快实现高水平科技自立自强、培育发展新质生产力贡献更大力量。