2025绿色生产力推荐技术中有一项福建中微普创生物科技有限公司的靶向微生物种群库建设技术，很多人询问这是否是基础科研项目，不明白为何列入绿色生产力技术？

答案很简单，中国需要本土微生物，改变在生态环境治理、农业生产、食品发酵等领域普遍面临微生物资源利用的技术瓶颈：其一是传统的外来微生物引入方式面临环境适应性差，易因温度、pH、营养条件等因素失活，导致治理效果不稳定；其二是生态风险高，还可能造成生物入侵，破坏本土生态平衡；其三是成本居高不下，需要持续投加菌剂，且运输、储存成本高昂；其四是食品发酵领域，标准化外来菌种导致地方传统风味丧失。为解决这些问题，同时开拓中国生物降碳新技术发展领域，福建中微普创生物科技有限公司创新性地提出了靶向微生物种群库建立技术，该技术基于“本土微生物服务本土产业”的理念，通过系统性技术创新与工程再造，构建了集“靶向菌种库—固定化载体—智能模块化装备系统”于一体的全链条绿色技术体系。我们不再依赖单一菌种的“孤军作战”，而是以合成微生物组学为基础，通过“自上而下”与“自下而上”相结合的双轨筛选机制，从全国不同地域、不同生境中挖掘、富集并驯化具有特定功能与极强环境适应性的本土微生物资源，建立起分布式、区域化的“微生物活体基因库”。

在此基础上，项目突破传统微生物制剂活性难持久、功能易衰退的桎梏，开发出具有高负载、强保护与智能响应特性的多酶固定化载体，使菌群在实际应用中从“消耗品”转变为“可重复使用的生物资产”，极大降低了运行维护成本。更进一步，靶向微生物种群库技术凭借“定制化、高适配、多功能”的核心优势，通过“精准配水+梯度密度布局”的装备化集成与“基础工艺+区域定制”的标准化输出，我们将复杂的微生物技术转化为可快速部署、高效复制的工业化产品，应用场景覆盖多领域，且通过区域化推广与产业链协同，实现技术从实验室到产业端的广泛落地，形成规模化应用格局。

在生态环境治理领域，技术针对不同污染场景提供精准解决方案。工业废水处理方面，聚焦化工、印染、造纸、电镀等行业痛点，为高浓度有机废水、重金属废水、难降解废水定制专属微生物处理方案，通过本土耐毒降解菌的定向投加，破解传统工艺处理不彻底的难题，已在多个工业园区实现稳定应用；城市污水处理中，依托本土微生物强化脱氮除磷功能，提升处理效率的同时降低能耗，适配城市污水水质波动大的特点：黑臭水体治理采用“微生物+生态修复”综合路线，投加本土除臭菌、氮磷降解菌快速消除黑臭，改善水体生态环境；土壤污染修复则通过具有重金属抗性或有机物降解能力的本土微生物，实现土壤原位修复，减少对土壤结构的破坏。

在农业领域，技术推动农业生产向绿色可持续转型。生物肥料开发方面，针对性培育根瘤菌、解磷解钾菌及复合微生物菌群，制成高效生物肥料，替代部分化学肥料，降低农业面源污染；生物农药研发聚焦杀虫、杀菌、除草等功能，利用微生物代谢产物或竞争抑制作用防控病虫害，减少化学农药使用；水产养殖中，通过投加微生物制剂改善养殖水体水质，抑制有害菌滋生，预防水产疾病，同时促进养殖生物生长，提升养殖产量与品质，适配淡水、海水等不同养殖场景。

在食品发酵领域，技术助力传统食品品质提升与效率优化。传统发酵食品生产中，针对酱油、醋、黄酒、白酒等品类，筛选保留本土特色发酵菌种，在维持产品传统风味的基础上，优化发酵过程，缩短发酵周期、提高原料利用率，已在多家食品企业应用，推动产品品质稳定升级；乳制品生产中，选用本土适配乳酸菌，改善酸奶、奶酪等产品的口感与风味，同时提升产品营养价值；调味品生产方面，通过特定微生物的定向应用，提高味精、鸡精、蚝油等产品的原料转化效率，优化产品风味物质组成，满足消费者对高品质调味品的需求。

在其他领域，技术也展现出多元应用潜力。能源开发领域，利用微生物代谢特性生产沼气、氢气等清洁能源，为可再生能源发展提供技术补充；材料生产领域，通过微生物发酵技术制备生物塑料、生物纤维等新型环保材料，减少传统石油基材料的依赖；医药健康领域，研发益生菌、功能酶制剂等产品，依托本土微生物的高安全性与适配性，为人类健康管理提供支持，进一步拓展技术的应用边界。

最为重要的开拓双碳双控新领域，主要通过间接降耗与碳汇增强实现多路径控碳，同时结合特定场景下的固碳辅助作用，构建高效减排体系。一方面，在特定生态修复或资源循环场景中，可筛选培育具备碳转化能力的本土微生物（如部分微藻、光合细菌），通过其生理代谢将环境中的碳元素转化为生物量或无害无机物质，辅助减少局部区域的碳积累；同时在厌氧处理（如有机废弃物降解）过程中，通过精准调控微生物群落结构，可抑制强效温室气体的生成，降低温室效应贡献度；此外，微生物降解有机污染物时，能将复杂有机碳转化为简单无机物质，避免传统处理方式中有机碳不完全降解导致的额外碳排放。另一方面，本土微生物因与当地环境高度适配，处理过程无需额外加热、高强度搅拌等能耗环节，可减少不必要的能源消耗，且依托本地化种群库供应菌种，无需长途运输外来菌种，大幅削减运输环节的碳排放；同时，微生物技术可替代传统高能耗、高碳排放的化学药剂处理方式，从源头减少化学药剂生产、运输及使用全过程的碳足迹。此外，技术还能通过微生物促进土壤有机质积累提升土壤自身的碳储存能力；在生态修复场景中，微生物菌剂可改善植物生长环境，提高植物成活率与生长速度，间接增强植被对碳的吸收与固定，最终形成“降耗-增汇-辅助固碳”的双碳减排闭环，让生物降碳的低成本优势为碳中和目标贡献力量。

目前最引人关注的是开拓城市污水处理厂替代活性污泥技术新领域。因为传统活性污泥法的核心矛盾，在于微生物群落的“无序竞争”与资源的“错配浪费”。活性污泥聚集400-600种微生物形成“细菌集团”，但仅5-10%（20-30种）是具备高效降解能力的功能菌，其余90%均为非功能性杂菌。为维持系统运转，工艺不得不采取“无差别资源供给”：向缺氧池投加大量外源性碳源，保障反硝化反应与污泥构建；对好氧池高强度曝气，满足整体菌群代谢。活性污泥技术无序竞争造成：

①资源被无效消耗：杂菌与功能菌竞争碳源、氧气，大量碳源被杂菌“空耗”，曝气能耗中超60%用于维持杂菌增殖和活性，资源利用效率极低；

②功能菌活性受抑：杂菌的大量繁殖挤压功能菌生存空间，导致功能菌难以形成优势种群，污染物降解效率被拉低；

③污泥处置成本高：杂菌无序繁殖产生大量剩余污泥，后续脱水、填埋或焚烧需投入高额成本，同时造成二次污染风险。

活性污泥法造成资源的“错配浪费”，则表现在为保障缺氧池反硝化反应的高效进行及活性污泥主体的构建，需在缺氧池前端投加足量外源性碳源（COD）；然而好氧池内的碳源（COD）需消耗大量氧气实现降解，造成碳源与能耗的双重浪费。

为解决上述问题出现了“主动设计”“优生优育”的构思：即以“靶向微生物+单池单功能”为核心的革新构想，打破传统工艺的局限：

.菌群层面筛选“精英菌株”，借助分子生物学技术实现靶向筛选调控，精准筛选出针对氨氮（专性硝化菌）、硝态氮（异养反硝化菌、自养脱氮菌）、COD（高效降解菌）等核心功能菌，剔除杂菌，通过驯化重组形成“靶向微生物群落”，并通过固定化载体技术，实现组合，形成共代谢网络，让菌群构建从“自然富集”转向“人工设计”，确保资源向靶向功能菌倾斜。

.工艺层面拆分多池功能功能，构建“单池单功能”体系，实现“碳氮循环相对分离”，摒弃传统工艺“一池多责”“混乱低效”“顾此失彼”的模式，将污水处理的核心功能拆解为三个独立单元，每个池子仅承担单一任务，实现“功能专一化、效率最大化”：缺氧池进行专性异养反硝化——虽然传统工艺的缺氧池主要也是发生异养反硝化，但其存在微生物靶向性不够，微生物丰度不够，回流的硝化液浓度不高等问题，导致反硝化效果不佳；好氧池进行专性硝化——改变传统工艺的好氧池既要进行碳的氧化（COD去除）又要进行氮的氧化（氨氮去除），新工艺的好氧池只进行氮的氧化（氨氮去除），专注将氨氮转化为亚硝酸盐，避免杂菌竞争氧气；此池大幅降耗，相比传统工艺，可节约50%左右；设置自养脱氮池，进行专性自养脱氮——投放自养反硝化菌固定化载体微生物与自养反硝化滤料（替代有机碳源提供电子供体），无需有机碳源，专注将硝酸盐氮进一步转化为氮气，完成“极限脱氮”；降碳设计从优化碳代谢路径入手，实现碳源合理高效分配，将好氧池需降解的碳源“转移”至缺氧池，作为异养反硝化菌的碳源，既减少外源性碳源投加量，又降低好氧池曝气能耗，而且缺氧产生的无机碳源又是后续好氧池、自养反硝化自养菌的碳源。

新工艺的核心挑战，在于如何避免杂菌异化，确保每个池子的靶向微生物长期占据优势地位。在实际运行中，污水进水可能携带外源杂菌，且池体环境（如温度、pH、污染物浓度波动）可能导致功能菌活性下降，若无法维持功能菌的优势种群，将重回“杂菌泛滥”的老路，导致工艺效率大幅下滑。因此，“如何锁定靶向微生物的生态位，防止杂菌竞争”，成为新工艺落地的关键。

靶向微生物池外扩繁，池内优育的核心技术是固定化载体解决微生物组合和稳定传代的问题。该新型生物材料是一种多孔隙、大比表面积、亲生物性的多酶体系材料。微生物的固定化技术指通过离子吸附、包埋、交联、共价结合等生物工程手段，将多种特定污染物降解选配的优势组合微生物菌群固定于一个多酶体系上的技术。具有解决传统投撒微生物菌剂容易流失的问题，抗冲击能力强，一旦遇到有毒有害物质，载体能够有效保护精心筛选的微生物功能丰富、能力强、能耗低持久长效，能够反复使用，大幅降低维护成本。相当于买了一只会下蛋的母鸡，而不是天天买鸡蛋。

这一新微生物机制，基本不再投加外源性碳源（利用污水自身碳源，碳源自持）；好氧池无需为杂菌与多余碳源曝气，能耗降低40%-50%；杂菌被剔除，功能菌定向代谢不会无序繁殖，污泥产量减少70%-90%以上，构建“非活性污泥体系”，后续处置成本降低80%；总氮去除率达90%以上，出水稳定达到地表准Ⅳ类标准，全生命周期降碳50%以上。

伴随碳排放双控制度的持续推进，本土微生物服务本土产业的发展空间日益增大，高效低成本的生物降碳技术必将越来越受欢迎，各省市种群庫的说服力会越来越大。