2020年3月18日，北京化工大学生命学院谭天伟院士研究团队和软物质高精尖中心兼职教授延斯·尼尔森院士研究团队在国际顶级学术期刊《Nature Catalysis》在线发表了题为《Third-generation biorefineries as the means to produce fuels and chemicals from CO2》的文章。谭天伟院士团队和延斯·尼尔森院士团队结合各自的优势研究领域，融合生物炼制和合成生物学的现有进展和技术，创新性提出第三代生物炼制（Third-Generation Biorefineries）。第三代生物炼制旨在利用大气中的CO2及绿色清洁能源（光、废气中的无机化合物、光电、风电等）进行绿色生物制造。相较于以粮食等高效碳源为原料的第一代生物炼制和以不可食用和/或木质纤维素生物质为原料的第二代生物炼制，第三代生物炼制会降低原料处理成本、减少对食物和水等资源的需求等，进一步推进可持续的清洁绿色生物制造，发展和建立以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式。

目前，全球81%以上的能源消耗依然依赖于化石燃料。此外，大气中的二氧化碳浓度在过去的四十万年稳定在(2-2.8)×10-4μL/L，但在近百年来急剧上升到4×10-4μL/L，导致严重的温室效应，在今年1月份使南极气温首破20度。如果目前的碳使用模式持续下去，到2050年，二氧化碳水平将上升到5×10-4μL/L，这将使24％的动植物面临灭绝。因此，利用可再生、可持续和低二氧化碳排放的生物原料来取代化石燃料成为全球关注的热点。近年来，谭天伟院士研究团队和延斯·尼尔森院士研究团队积极推动利用代谢工程、系统生物学和合成生物学技术开发新型绿色的第三代生物制造技术，生产新型生物燃料、精细化学品、酶制剂、蛋白类药物和新型抗生素等，受到了国内外学者的高度评价。在本论文中，作者首次提出了基于CO2为底物进行绿色生物制造的第三代生物炼制的概念，并系统的分析目前生物CO2固定途径和细胞能源供应新模式两大关键问题，为未来生物改造和工程改造的方向提出了前瞻性的意见。

生命学院刘子鹤副教授为本论文的第一作者，谭天伟院士和延斯·尼尔森院士为本文的通讯作者。北京化工大学为第一完成单位。来自北京化工大学的博士生王凯和瑞典查尔姆斯理工大学的陈云博士参与本论文工作，为课题提供了大量帮助。本研究工作得到北京软物质科学与工程高精尖创新中心、国家自然科学基金委、国家重点研发计划、北京化工大学双一流项目等资助。