L-乳酸是聚乳酸（PLA）的单体，PLA是一种生物可降解的高分子材料，市场需求很大且不断增长，直接推动了单体L-乳酸的需求量大幅提升。目前，L-乳酸的工业生产主要依赖于粮食作原料的微生物发酵，存在与人争粮的隐患。

近日，中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队开发了以二氧化碳和水为基本原料的人工光合成路径合成手性L-乳酸，对助力实现“双碳”目标和保障粮食安全具有重要意义。相关研究成果以“Chemo-biological synthesis of l-lactic acid from solar methanol”为题，发表于《Artificial Photosynthesis》，并被选为封面文章。

李灿团队长期致力于人工光合成相关研究，提出并实现了“液态阳光”技术，利用太阳能等可再生能源分解水反应制备绿氢（H₂），进而通过CO₂加氢合成液态阳光甲醇。以液态阳光为基础，通过人工光合成与合成生物学的接力，实现绿色生物制造。

本工作中，团队通过化学催化与生物细胞催化接力策略，首先以液态阳光甲醇为基础，经光、热催化制备DHA；然后，通过细胞催化将其转化为光学纯L-乳酸。研究发现，工程毕赤酵母细胞催化DHA转化合成L-乳酸，转化率高达99%， 5 L 生物反应器中补料分批发酵时L-乳酸产量可达100 g/L以上，相比催化转化葡萄糖（粮食来源）合成L-乳酸具有显著优势。该接力催化体系的太阳能利用效率约达15%以上，为构建高效转化二氧化碳和水合成各种高端化学品，特别是粮食类生物大分子物质等提供了由CO₂出发的合成路径。

这一技术路线可与现有的“液态阳光甲醇”产业化项目衔接，为发展完全不依赖生物质的 CO₂ 基生物制造提供了可能。随着相关技术的进一步成熟，未来有望建立起千吨级规模的太阳能驱动生物制造示范装置，真正实现 CO₂ 的资源化利用。

该工作获得国家自然科学基金委“人工光合成”基础科学中心项目、国家重点研发计划、中国科学院C类先导专项“人工合成淀粉关键技术与应用”等项目的资助支持。