# Биологическая утилизация углерода (bio-CCU: газовая ферментация, CO2-в-белок, э-топлива) Превращение уловленного CO2 в топлива, белки, полимеры и метанол через микробную газовую ферментацию, инженерные микроорганизмы и водоросли — цепочка утилизации углерода от промышленных выбросов до циркулярных углеродных продуктов. Source: https://bioecon.ru/technology/biological-carbon-capture-utilization/ Updated: 2026-08-18 ## Обзор и цепочка создания стоимости Маркеры: [EC: EU Carbon Removals Certification (CRCF) + CBAM | OECD: Carbon management, Circular bioeconomy | Regulator: EPA (США), ADEME (Франция), NEA (Китай)] Биологический захват и утилизация углерода (bio-CCU) превращает уловленный диоксид углерода — из промышленных точечных источников, биогенных выбросов или атмосферы — в топлива, химикаты, белки и материалы с помощью микробной газовой ферментации, инженерных микробов или микроводорослей. Это переосмысляет отходящий газ как сырьё, замещая ископаемый углерод и создавая выручку, которая помогает финансировать сокращение выбросов. Только платформа газовой ферментации LanzaTech сообщила о выручке 55,8 млн долларов в 2025 году, поли гидроксиалканоат AirCarbon от Newlight сертифицирован как углеродно-отрицательный, а одноклеточный белок Proton от Deep Branch достигает около 70% содержания белка при углеродном следе примерно на 90% ниже альтернативных белков. На каталитическом фланге возобновляемый метанол Vulcanol от Carbon Recycling International связывает около 1,4 т CO2 на тонну метанола, а планируемый завод э-топлива в Исландии нацелен на 70 000 т/год авиатоплива. Политика теперь формирует спрос: налоговый кредит US 45Q платит до 85 долларов за тонну за уловленный и утилизированный CO2, Рамки сертификации удаления углерода ЕС (CRCF) действуют, а китайский каталог зелёных финансов включает CCUS как позицию 1.5.1. Ключевые направления биологического захвата и утилизации углерода: 1. **Газовая ферментация в топлива и химикаты (LanzaTech):** аутотрофные микробы сбраживают CO/CO2-синтез-газ в этанол и далее в SAF и судовое топливо; пилот LanzaTech по переработке твёрдых бытовых отходов в этанол в Кудзи (Япония) работает на примерно 400 т/год в масштабе одной десятой коммерческого с гарантированной эффективностью. 2. **Микробный CO2-в-полимеры (Newlight AirCarbon):** вдохновлённый океанскими микробами процесс фиксирует CO2 и метан в полигидроксиалканоат — углеродно-отрицательный, морски-биоразлагаемый полимер, уже применяемый в трубочках, столовых приборах и очках. 3. **CO2-в-белок и питание (Deep Branch, Cemvita):** газовая ферментация превращает CO2 и водород в одноклеточный белок (Proton, около 70% белка) и возобновляемые масла (FermOil от Cemvita, продемонстрировано на 75 000 л). 4. **Утилизация CO2 в э-топлива и метанол (CRI, e-керосин Cemvita):** каталитическое и биокаталитическое гидрирование CO2 зелёным водородом даёт возобновляемый метанол (Vulcanol) и далее э-SAF, причём CRI изучает объект на 70 000 т/год совместно с Honeywell UOP. ### Секторальная цепочка создания стоимости ``` [Источник CO2: промышленный / биогенный / атмосферный] ──> [Захват и подготовка] ──> [Биоконверсия: ферментация / инженерные микробы / микроводоросли] │ (выделение и очистка продукта) │ ▼ [Конечное использование: топлива · белок · полимеры · метанол] <─── [Циркулярные углеродные продукты] ``` ### Уровни цепочки создания стоимости | Уровень | Описание | Ключевые входы/выходы | |:---|:---|:---| | **Источник CO2 (Emissions)** | Точечные промышленные выбросы (сталь, цемент, нефтепереработка), биогенные источники и прямой захват воздуха. | **Вход:** дымовой газ, биогаз, воздух.
**Выход:** сырой CO2-содержащий газ. | | **Захват и подготовка (Capture)** | Химическая абсорбция, адсорбция или мембранное разделение, затем сжатие и очистка. | **Вход:** сырой газ, энергия, растворитель.
**Выход:** концентрированный CO2. | | **Биоконверсия (Conversion)** | Микробная газовая ферментация, ферментация инженерными микробами или микроводорослевая фиксация в целевые молекулы. | **Вход:** CO2, водород, питательные вещества.
**Выход:** этанол, PHA, белок, метанол. | | **Выделение продукта (Recovery)** | Дистилляция, сбор клеток, обезвоживание и очистка биологически образованного продукта. | **Вход:** ферментационная культура.
**Выход:** черновой продуктовый поток. | | **Формулирование (Formulation)** | Смешивание, компаундирование и сертификация (ISCC PLUS, пищевые/кормовые допуски) в товарные марки. | **Вход:** черновой продукт.
**Выход:** сертифицированные топлива, корм, смолы. | | **Конечное использование и учёт (Markets)** | Продажа на рынки топлива, корма, полимеров и химикатов с углеродным учётом по 45Q, CRCF или ISCC. | **Вход:** сертифицированный продукт.
**Выход:** выручка, углеродные кредиты. | Сквозные технологии сектора: - **Интеграция зелёного водорода:** маршруты CO2-плюс-водород (белок Deep Branch, метанол CRI) привязывают экономику bio-CCU к стоимости возобновляемого водорода и масштабированию электролизёров. - **Синтетическая биология и конструирование штаммов:** Cemvita и Newlight перепроектируют микробный углеродный поток, направляя CO2 к целевым продуктам (масла, PHA, предшественники керосина) при более высоких титрах. - **Углеродный учёт и сертификация:** ISCC PLUS, EU CRCF и кредит US 45Q превращают тонны утилизированного CO2 в банковскую стоимость — ключевой элемент проектного финансирования. --- ## США США лидируют в коммерциализации bio-CCU через газовую ферментацию LanzaTech и углеродно-отрицательные полимеры Newlight, причём налоговый кредит 45Q (расширенный по Закону о снижении инфляции примерно до 85 долларов за тонну утилизированного CO2) закрепляет экономику проектов. ### Gas fermentation, carbon-negative polymers, e-kerosene - **LanzaTech Global (LNZA):** её платформа газовой ферментации превращает промышленные выбросы и газифицированные отходы в этанол из рециклированного углерода; выручка в 2025 году достигла 55,8 млн долларов, пилот в Кудзи (Япония) производит около 400 т/год в масштабе одной десятой коммерческого, а доля LanzaTech в LanzaJet к декабрю 2025 года выросла до 53%. - **Newlight Technologies:** полигидроксиалканоат AirCarbon, производимый метанокисляющими океанскими микробами из парниковых газов, — углеродно-отрицательный, морски-биоразлагаемый полимер, поставляемый в трубочках, столовых приборах, очках и заменителях кожи, с запатентованными инженерными штаммами, повышающими углеродный поток к PHA. - **Cemvita Factory:** инженерные микробы превращают сырой глицерин и CO2 в возобновляемое масло FermOil, продемонстрированное в промышленном масштабе 75 000 л (масштабирование в 2 500 раз) на Bio Base Europe, а также в биокаталитический e-керосин для авиации в рамках режима 45Q. --- ## КНР Углеродный менеджмент Китая опирается на энергетические мейджоры, реализующие CCUS в промышленном масштабе наряду с исследованиями микроводорослевой утилизации CO2, а CCUS теперь входит в национальный каталог зелёных финансов как банковская категория. ### CCUS scale, microalgal bio-conversion, green-finance inclusion - **Sinopec (600028):** интегрированный энергетический мейджор ведёт CCUS точечных источников в нефтепереработке, нефтехимии и повышении нефтеотдачи, а также возглавляет исследования микроводорослевой утилизации CO2 — сравнивая штаммы водорослей и условия культивирования для превращения уловленного CO2 в высокоценные биопродукты. - **CCUS как категория зелёных финансов:** каталог зелёных финансов Китая теперь содержит захват, утилизацию и хранение CO2 как позицию 1.5.1, охватывая всю цепочку захват–транспорт–утилизация–хранение для энергетики, стали, цемента, химии и нефтедобычи. - **Институциональное развитие:** Sinopec помогла учредить Международную организацию по инновационному сотрудничеству в CCUS, позиционируя bio-CCU и CCUS как скоординированный национальный приоритет в рамках целей двойного углерода. --- ## ЕС Европа объединяет стартапы bio-CCU с самым строгим в мире углеродным регулированием: Рамки сертификации удаления углерода, Система торговли выбросами и Механизм корректировки углеродного регулирования границ, которые вместе создают спрос на верифицированный утилизированный углерод. ### Single-cell protein, renewable methanol, certification pull - **Deep Branch (Великобритания/Нидерланды):** её белок Proton производится газовой ферментацией промышленного CO2 с водородом в ингредиент с содержанием белка около 70% — примерно вдвое больше сои — при углеродном следе около на 90% ниже, для аквакультуры и корма скоту, при поддержке программы EU H2020. - **Carbon Recycling International (Исландия):** её процесс Emissions-to-Liquids производит возобновляемый метанол Vulcanol (сертифицирован ISCC PLUS, около 1,4 т CO2 на тонну метанола) и изучает завод э-SAF мощностью 300 МВт и до 70 000 т/год совместно с Honeywell UOP и IdunnH2. - **Регуляторное давление:** EU CRCF определяет сертифицированное удаление и утилизацию углерода, а CBAM ценит встроенный углерод на границе, давая продуктам bio-CCU измеримую премию в химии, топливах и кормах. --- ## Ведущие компании и научно-исследовательские институты | Компания / институт | Страна | Ключевые продукты / платформы | Технологические особенности | Статус 2026 | |:---|:---|:---|:---|:---| | **LanzaTech** | 🇺🇸 США | *Этанол из рециклированного углерода, газовая ферментация* | LNZA; LanzaJet 53%; ~400 т/год пилот в Японии | Growth | | **Newlight Technologies** | 🇺🇸 США | *Биополимер AirCarbon PHA* | Углеродно-отрицательный, морски-биоразлагаемый; процесс океанских микробов | Commercial | | **Cemvita Factory** | 🇺🇸 США | *Возобновляемое масло FermOil, e-керосин* | Демонстрация 75 000 л; утилизация CO2 инженерными микробами | Pilot | | **Deep Branch** | 🇬🇧 Великобритания | *Одноклеточный белок Proton* | Газовая ферментация; ~70% белка, ~90% ниже углерод | Pilot | | **CRI** | 🇮🇸 Исландия | *Возобновляемый метанол Vulcanol* | CO2-в-метанол (~1,4 т CO2/т); изучение э-SAF 70 кт/год | Commercial | | **Sinopec** | 🇨🇳 Китай | *CCUS, микроводорослевая утилизация CO2* | CCUS точечных источников; R&D штаммов микроводорослей | Commercial | --- ## Технологический стек и инновационные разработки Технологический стек bio-CCU опирается на четыре столпа: биология газовой ферментации, микробный синтез полимеров, производство одноклеточного белка и гидрирование CO2 в метанол и э-топлива — вместе превращающие точечный углерод в товарные продукты. 1. **Биология газовой ферментации:** - Аутотрофные ацетогены (LanzaTech) и водородокисляющие микробы (Deep Branch) фиксируют CO/CO2 в этанол и белок; выручка LanzaTech в 55,8 млн долларов в 2025 году показывает, что маршрут достиг коммерческого тоннажа из отходящих газов. - Толерантность штаммов к примесям синтез-газа (смолы, сера) и массопередача газ-жидкость задают потолок продуктивности реактора и гибкости по сырью. 2. **Микробный синтез полимеров:** - AirCarbon от Newlight использует метанокисляющие океанские микробы, направляя CO2 и метан в гранулы полигидроксиалканоата — полимер, углеродно-отрицательный и морски биоразлагаемый. - Запатентованные инженерные штаммы настраивают углеродный поток на PHA, повышая титр и снижая затраты энергии на сбор клеток и экстракцию полимера. 3. **Производство одноклеточного белка:** - Proton от Deep Branch сбраживает CO2 с водородом и кислородом в одноклеточный белок содержания около 70%, заменяя сою и рыбную муку в аквакорме при углеродном следе примерно на 90% ниже. - Узкое место — масштабирование газовой ферментации и кормовой допуск по безопасности, а не биология, поэтому решающее значение имеют партнёры и офтейк. 4. **Гидрирование CO2 в метанол и э-топлива:** - Процесс Emissions-to-Liquids от CRI каталитически гидрирует CO2 в метанол Vulcanol (около 1,4 т CO2 на тонну), который процесс eFining от Honeywell UOP может апгрейдить в э-SAF. - Экономика зависит от дешёвого зелёного водорода и мощности электролизёров, привязывая bio-CCU к более широкому развёртыванию power-to-liquids. --- ## Цепочки создания стоимости и пайплайны производства ### Промышленный пайплайн производства этанола из рециклированного углерода через газовую ферментацию (ISCC PLUS) ``` ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 1. Подача синтез-газа │ ───> │ 2. Газовая ферментация │ └───────────────────────────┘ │ (ацетогены) │ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 4. Очистка этанола │ <─── │ 3. Выделение бульона │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 5. Дериватизация (SAF) │ ───> │ 6. Сертификация и офтейк │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ ``` #### Этап 1: Подача синтез-газа, богатого CO2 Промышленные выбросы (сталь, нефтепереработка) или газифицированные твёрдые бытовые отходы поставляют CO/CO2-содержащий синтез-газ; завод LanzaTech в Кудзи газифицирует ТБО для подачи своего пилота этанола примерно на 400 т/год в масштабе одной десятой коммерческого. #### Этап 2: Газовая ферментация Аутотрофные ацетогены в биореакторе сбраживают синтез-газ в этанол, причём массопередача газ-жидкость и толерантность штаммов к примесям задают продуктивность реактора; это основная биология, общая для LanzaTech и Deep Branch. #### Этап 3: Выделение бульона Клетки и отработанная среда отделяются от богатого этанолом бульона центрифугированием и фильтрацией; клеточная масса возвращается или валоризируется, а пиво поступает на дистилляцию. #### Этап 4: Очистка этанола Дистилляция и обезвоживание молекулярными ситами поднимают бульон до топливного этанола из рециклированного углерода — товарного промежуточного продукта, на котором строится выручка LanzaTech в 55,8 млн долларов в 2025 году. #### Этап 5: Дериватизация в SAF Этанол конвертируется в авиатопливо (через спирт-в-керосин) или судовое топливо, маршрутом через LanzaJet, в котором доля LanzaTech к декабрю 2025 года достигла 53%. #### Этап 6: Сертификация и офтейк Готовое топливо сертифицируется по ISCC PLUS и EU CRCF, а утилизация CO2 документируется для кредита US 45Q, обеспечивая авиационный и морской офтейк, замыкающий цикл утилизации углерода.