随着碳捕集、利用与封存技术的发展，基于“微生物碳捕集”的创新路径因其低能耗和环境友好性而受到关注。在这一前沿领域中，“石灰石”及其衍生物，作为碳的天然载体，与微生物酶“碳酸酐酶”协同，为优化“CCUS”流程和促进“生物矿化”提供了新的思路。
传统CCUS技术能耗高，而自然界的微生物早已演化出高效固定CO₂的机制。其中，碳酸酐酶是关键酶，它能极快地催化CO₂水合生成碳酸氢根的反应。这一反应是CO₂被生物固定或形成碳酸盐矿物的限速步骤。研究人员发现，将富含碳酸酐酶的微生物（或游离酶）与石灰石体系结合，可以构建一个高效的碳捕集与固定平台。
一种设想是，利用石灰石（CaCO₃）作为缓冲剂和钙源。在生物反应器中，富含CO₂的烟气与石灰石浆液接触，石灰石溶解消耗H⁺，为微生物提供稳定的碱性环境，同时提供Ca²⁺。碳酸酐酶则加速烟气中CO₂向HCO₃⁻的转化。随后，在微生物的调控或特定的化学条件下，HCO₃⁻与Ca²⁺结合，再次沉淀为稳定的碳酸钙（石灰石）。这个过程形成了一个“石灰石→CO₂捕集→再生石灰石”的闭合循环，石灰石实质上扮演了碳载体的角色。
这一“生物矿化”过程具有多重优势：它模拟并加速了自然界的岩石风化固碳过程；产生的碳酸钙沉淀性质稳定，可以安全地封存于地下或作为建筑材料使用，实现了碳的永久固定；同时，它避免了传统化学吸收法所需的高温再生环节，显著降低了能耗。
此外，利用特定的微生物（如脲酶菌）分解尿素产生碳酸根，并与石灰石提供的钙离子结合生成碳酸钙，是另一条重要的生物矿化路径。这些技术将微生物催化、地球化学与工业排放控制融为一体，展现了巨大的潜力。
尽管该技术目前多处于实验室和研究阶段，面临微生物活性维持、反应器设计和成本等挑战，但它为我们提供了一条通向低能耗、仿生碳管理的可能路径。石灰石，这种最普通的岩石，在微生物的赋能下，有望从碳汇的“静态仓库”转变为碳循环的“动态媒介”，为应对气候变化开辟了崭新的技术维度。
