以电能、光能及化学能等提供能量及还原力，构建化学-生物耦合的CO₂固定体系，实现CO₂的资源化利用及多种生物能源、生物基化学品的高效合成。具体包括：

1. 通过合成生物学手段构建非天然的CO₂利用途径；

2. 合成具有生物相容性的多孔吸附材料，应用于CO₂吸附及微生物固定化；

3. 光敏量子点的合成及其在CO₂固定方面的应用；

4. 电流强化CO₂的生物转化及高附加值产物合成。
   

利用合成生物学手段，以梭菌、酵母等为细胞工厂，以废弃生物质、CO₂等可再生底物合成高附加值生物能源，从菌株的基因编辑工具、细胞工厂构建、产物分离、反应流程的优化与模拟等多个维度实现生物能源的高效合成。

1. 梭菌高效基因编辑工具的构建；

2. 能源微生物代谢调控机制解析；

3. 发酵产物的低能耗分离；
   

4. 反应器及发酵过程的模拟及经济核算。