凭借高选择性、高效率等优势，生物耦合催化系统在CO2资源转化、工业废水处理、精细化学品合成等领域展现出广阔应用前景。在CO2资源转化领域，生物耦合催化系统有望将CO2转化为甲酸、甲烷、烯烃、染料等高附加值化学品。
生物耦合催化系统是由生物催化（酶催化或微生物催化）的高选择性与化学催化、光催化、电催化的强反应能力相结合构建出的催化体系。
生物催化可在温和条件下实现高值化利用，但存在反应速率慢、底物适应性窄等局限，化学或物理催化反应速率快，但通常存在能耗高、产物选择性差等痛点。生物耦合催化系统核心在于生物催化与化学或物理催化的“分工协作”，与单一催化系统相比，生物耦合催化系统兼具高选择性、高效率等优势。
根据耦合策略不同，生物耦合催化系统可分为生物-化学耦合催化系统（BCCS）、生物-光耦合催化系统（BPCS）、生物-电耦合催化系统（BECS）等类别，其中生物-化学耦合催化系统（BCCS）是目前最具代表性的方向之一。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年中国生物耦合催化系统行业市场供需现状及发展趋势预测报告》显示，近年来，在“双碳”目标与可持续化学的双重驱动下，CO2高效转化为高附加值化学品需求不断释放，带动生物耦合催化系统研发热情提升，中国科学院深圳先进技术研究院、西安交通大学、电子科技大学、西湖大学、武汉大学等科研单位均涉及相关研究。
如西湖大学团队构建了一个电化学-生物耦合系统，将CO2高效转化为1,3-丙二醇（1,3-PDO）和1,3-丁二醇（1,3-BDO）；中国科学院深圳先进技术研究院团队将Z型光催化剂与工程化微生物群落相结合构建出生物杂合系统，在无牺牲剂条件下，利用光能将CO2和H2O转化为丁二酸。
在专利布局上，有北京化工大学申请的“用于高效催化转化CO2的微生物耦合催化体系的制备方法”、武汉理工大学申请的“一种含硫空位黄铁矿-微生物耦合体及其制备方法和应用”、复旦大学申请的“基于二氧化碳和海水为原料的电化学生物耦合系统及应用”等。
新思界
行业分析人士表示，生物耦合催化系统具有高选择性、高效率等特点，在CO2资源转化、精细化学品合成等领域应用潜力极大。但目前生物耦合催化系统仍处于发展早期，在系统集成效率、产物浓度等方面存在挑战，大规模工业应用仍有一定距离。未来随着研究持续深入、相关成果转化，生物耦合催化系统将不断向中试验证与产业应用加速迈进。
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