大氣中的二氧化碳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，但是其速度不夠快。中央研究院廖俊智院長費時7年，與團隊成功打造人工固碳循環，超越植物光合作用的效率，且能將二氧化碳轉化為再利用的化學品。

廖院長表示，這是人類史上第二次創造出與自然界不同的固碳循環，此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。該研究成果已於本（2022）年2月發表於著名國際期刊《自然催化》（Nature Catalysis）。

大自然光合作用有三大限制，首先，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。此外，植物只在生長期有明顯固碳效果；且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。

團隊設計出一個比光合作用更有效率的人工固碳途徑。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。

另外，團隊所設計的人工固碳循環正是一種負碳技術，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。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。

廖院長指出，此研究開創了新的反應器固碳途徑，可於室溫環境中進行，彈性運用於不同的場域；未來可配合電化學反應，以綠電達成碳再利用的負碳效果。成果有助於負碳技術的發展，解決全球暖化問題。【記者  鄭昱庭整理報導】