이산화탄소(CO 2 )를 부가가치 화학물질로 업사이클링하는 전략은 지속가능한 탄소 활용에 대한 설득력 있는 접근을 제공한다. 그러나 에너지 밀도가 높고 사슬이 긴 분자를 효율적으로 합성하는 일은 여전히 중대한 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 CO 2 전기화학 환원(전기분해)과 미생물 발효를 결합한 공간적으로 분리된 전기-생물 시스템을 제시하여 고부가가치 화학물질을 생산한다. 타닌산–Cu 2+ 금속-페놀릭 네트워크를 사용하는 촉매 플랫폼을 개발하여 공유 결합 고분자(covalent-organic polymer) 내에서 Ag 및 Cu 2 O 나노입자의 합성을 공간적으로 구속함으로써, 탠덤 촉매 자리를 형성한다. 이러한 설계는 CO 2 → 에탄올 선택성을 크게 향상시켰으며(패러데이 효율: 44.5%), 전류 밀도를 400 mA cm −2 로 증대시킨다. 소형 막 전극 조립체 반응기(5×5 cm 2 )는 순수 물에서 에탄올 생산을 가능하게 하고, 공학적으로 조작된 Escherichia coli가 이를 추가로 전환하여 이타콘산, 이소프로판올 및 폴리하이드록시부티르산을 생성한다. 모듈형 설계는 전기화학적 환원과 미생물 생물전환을 최적화하여 대사 부담을 줄이고 효율을 향상시키며, CO 2 가치화를 위한 확장 가능하고 적응성 있는 바이오하이브리드 플랫폼을 제공한다.