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生物制造產(chǎn)業(yè)是生物經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)發(fā)展方向

（天津市人大常委會(huì)副主任、中科院天津工業(yè)生物所所長 馬延和）

生物制造是利用生物體機(jī)能進(jìn)行物質(zhì)加工與合成的綠色生產(chǎn)方式，有望在能源、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域改變世界工業(yè)制造格局。近日，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)同意，國家發(fā)展改革委印發(fā)了《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，明確將生物制造作為生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，提出“依托生物制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)化工原料和過程的生物技術(shù)替代，發(fā)展高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，推動(dòng)化工、醫(yī)藥、材料、輕工等重要工業(yè)產(chǎn)品制造與生物技術(shù)深度融合，向綠色低碳、無毒低毒、可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型”?？梢哉f，大力發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)，將助力我國加快構(gòu)建綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系，推動(dòng)生物經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

一、發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)，是貫徹新發(fā)展理念的重要體現(xiàn)。

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。習(xí)近平總書記指出，高質(zhì)量發(fā)展，就是能夠很好滿足人民日益增長的美好生活需要的發(fā)展，是體現(xiàn)新發(fā)展理念的發(fā)展。將生物制造作為重要發(fā)展方向，充分體現(xiàn)了新發(fā)展理念要求，回應(yīng)了新時(shí)代廣大人民群眾日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境的需要，更好統(tǒng)籌了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，加快實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。

貫徹新發(fā)展理念、建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系，要進(jìn)一步加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色低碳轉(zhuǎn)型。生物制造具有原料可再生、過程清潔高效等特征，可從根本上改變化工、醫(yī)藥、能源、輕工等傳統(tǒng)制造業(yè)高度依賴化石原料和“高污染、高排放”不可持續(xù)的加工模式，減少工業(yè)經(jīng)濟(jì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，推動(dòng)物質(zhì)財(cái)富的綠色增長和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

在綠色發(fā)展方面，生物制造可以降低工業(yè)過程能耗、物耗，減少廢物排放與空氣、水及土壤污染，大幅度降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在低碳發(fā)展方面，生物制造可以利用天然可再生原料，實(shí)現(xiàn)化學(xué)過程無法合成、或者合成效率很低的石油化工產(chǎn)品的生物過程合成，促進(jìn)二氧化碳的減排和轉(zhuǎn)化利用，構(gòu)建出工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可再生原料路線。在循環(huán)發(fā)展方面，生物制造可以提高自然資源利用效益，實(shí)現(xiàn)廢棄物回收利用，提升能源效率，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，形成“農(nóng)業(yè)-工業(yè)-環(huán)境-農(nóng)業(yè)”的良性循環(huán)模式。以1,3-丙二醇的生物制造為例，與石油路線相比，原料成本下降37%，二氧化碳減排63%，能耗減少30%，創(chuàng)造了一個(gè)化纖原料擺脫石油價(jià)格體系的典型范例。

二、發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)，是搶抓全球生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)遇的有力手段。

世界經(jīng)合組織（OECD）報(bào)告曾預(yù)測(cè)，至2030年，OECD國家將形成基于可再生資源的生物經(jīng)濟(jì)形態(tài)，生物制造的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益將超過生物農(nóng)業(yè)和生物醫(yī)藥，在生物經(jīng)濟(jì)中的貢獻(xiàn)率達(dá)到39%。近年來，世界主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的生物制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)持續(xù)加大，生物制造被視為帶動(dòng)未來生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵力量。

美國、歐盟、英國、日本、加拿大等經(jīng)濟(jì)體紛紛提出或更新國家與地區(qū)生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，細(xì)致制定生物制造發(fā)展路線圖和行動(dòng)計(jì)劃。美國、歐盟等2019年以來提出的《工程生物學(xué)：下一代生物經(jīng)濟(jì)的研究路線圖》、《歐洲化學(xué)工業(yè)路線圖：面向生物經(jīng)濟(jì)》等生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，均以生物制造為重點(diǎn)方向。日本經(jīng)產(chǎn)省2021年2月發(fā)布的《生物技術(shù)驅(qū)動(dòng)的第五次工業(yè)革命報(bào)告》，將智能細(xì)胞和生物制品列為生物經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展方向。歐盟于2021年2月提出升級(jí)版的循環(huán)生物基歐洲聯(lián)合企業(yè)計(jì)劃，明確加大資金投入，通過發(fā)展生物基產(chǎn)業(yè)推動(dòng)歐洲綠色協(xié)議目標(biāo)的達(dá)成。

在科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和戰(zhàn)略政策引領(lǐng)下，我國正進(jìn)入生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大機(jī)遇期。與此同時(shí)，新冠疫情對(duì)全球化造成的沖擊仍在持續(xù)，正在引發(fā)全球產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)格局的深刻變革。在復(fù)雜變化的國際形勢(shì)下，加快建設(shè)基于綠色生物制造的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系，構(gòu)建生物制造產(chǎn)業(yè)雙循環(huán)新發(fā)展格局，有利于我國在國際生物經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中贏得主動(dòng)、把握先機(jī)。

三、發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)，是做大做強(qiáng)生物經(jīng)濟(jì)的有效舉措。

在當(dāng)前和今后一段時(shí)間內(nèi)，我國經(jīng)濟(jì)仍處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動(dòng)能的攻堅(jiān)期，面臨資源環(huán)境約束趨緊、經(jīng)濟(jì)增速放緩、“中等收入陷阱”等挑戰(zhàn)。隨著人類生存發(fā)展觀念的轉(zhuǎn)變，人們的生產(chǎn)方式、消費(fèi)方式和價(jià)值觀念也都在發(fā)生變化，對(duì)發(fā)展科技以提高生產(chǎn)效率、提供優(yōu)質(zhì)高性能產(chǎn)品的需求不斷增加。

近年來，生物制造底層技術(shù)與關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)不斷取得突破，正在進(jìn)入快速產(chǎn)業(yè)化階段，物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量利用效率大幅度提高，新產(chǎn)品開發(fā)速度和過程工藝的綠色環(huán)保水平大幅度提升，可再生碳原料與廢棄物利用、生物塑料與生物基產(chǎn)品等新興產(chǎn)業(yè)快速興起，推動(dòng)生物產(chǎn)業(yè)鏈重整，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)屬性和價(jià)值屬性不斷增強(qiáng)，生物制造正在成為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展路線和提升生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力的戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)力量。以抗瘧藥物青蒿素的生產(chǎn)為例，傳統(tǒng)模式是通過種植黃花蒿，經(jīng)過18個(gè)月生長周期才可進(jìn)行提取。而利用基于合成生物的先進(jìn)生物制造技術(shù)，可以構(gòu)建一個(gè)人工酵母菌，通過工業(yè)化發(fā)酵的方法在幾周內(nèi)大量生產(chǎn)青蒿素。簡(jiǎn)單說，使用可控的100立方工業(yè)發(fā)酵罐，可以替代5萬畝的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植。

依托生物制造技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)化工原料和過程的替代，有望徹底變革未來物質(zhì)加工和生產(chǎn)模式。用于生物制造的可再生生物質(zhì)資源包括糖、油脂、非糧生物質(zhì)、有機(jī)廢棄物，甚至工業(yè)廢氣、二氧化碳等，可以生產(chǎn)一系列能源與化工產(chǎn)品，包括基礎(chǔ)化工原料、溶劑、表面活性劑、化學(xué)中間體，以及塑料、尼龍、橡膠等高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，或生產(chǎn)原料藥、疫苗和抗體藥物，推動(dòng)化工、醫(yī)藥、材料、輕工等重要工業(yè)產(chǎn)品制造向綠色低碳、無毒低毒、可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，甚至生產(chǎn)淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等食品成分，顛覆未來農(nóng)產(chǎn)品供給模式。例如，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成，使淀粉生產(chǎn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式向工業(yè)車間生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成為可能。

預(yù)計(jì)未來十年，石油化工、煤化工產(chǎn)品的35%可被生物制造產(chǎn)品替代，成為可再生產(chǎn)品，對(duì)能源、材料、化工等領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛影響。牛奶、食糖、油脂、植物藥物在內(nèi)的食品，以及天然產(chǎn)物等農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，一旦實(shí)現(xiàn)工業(yè)生物制造，將產(chǎn)生顛覆性影響，其全球經(jīng)濟(jì)規(guī)模也十分可觀。目前，通過合成生物制造，已經(jīng)產(chǎn)生了一批大宗發(fā)酵產(chǎn)品、可再生化學(xué)與聚合材料、精細(xì)與醫(yī)藥化學(xué)品、天然產(chǎn)物、未來食品等重大產(chǎn)品的生物制造，一氧化碳、甲醇以及二氧化碳等一碳原料利用方面也不斷取得進(jìn)展。

綜上，要緊緊抓住全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革重大機(jī)遇，以打造生物經(jīng)濟(jì)為核心，以服務(wù)民生需求為根本，大力發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)，夯實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，加大戰(zhàn)略投入，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，提升創(chuàng)新能力，加速生物制造產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)、生活、生態(tài)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，深化產(chǎn)業(yè)國際合作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)邁向價(jià)值鏈中高端，加速推動(dòng)生物制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加速成為生物經(jīng)濟(jì)新支柱。