4月1日，《人民日報(bào)》科技版以《加快技術(shù)突破，加速產(chǎn)業(yè)布局——積極打造生物制造新增長引擎》為題，報(bào)道北京化工大學(xué)校長、中國工程院院士譚天偉團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)國家重大發(fā)展需求和產(chǎn)業(yè)技術(shù)前沿，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備生物能源、生物基化學(xué)品、生物材料等領(lǐng)域取得的諸多研究成果。
生物制造是利用生物組織或生物體（酶、微生物細(xì)胞等）進(jìn)行物質(zhì)加工，生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品的先進(jìn)工業(yè)模式。
作為生物經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)發(fā)展方向，生物制造是培育新質(zhì)生產(chǎn)力的重要手段之一。今年的《政府工作報(bào)告》明確提出：“積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長引擎。”
生物制造與傳統(tǒng)的制造方式有何不同？我國生物制造的發(fā)展現(xiàn)狀如何？打造生物制造新增長引擎該從哪些方面重點(diǎn)發(fā)力？請看記者的采訪。
改變生產(chǎn)原料、制造工藝，生物制造革新物質(zhì)生產(chǎn)方式
“作為一種顛覆性技術(shù)，生物制造是我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的‘綠色動(dòng)力’，也是實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要途徑。”中國工程院院士、北京化工大學(xué)校長譚天偉說。
由于石油、天然氣等石化資源相對(duì)不足，我國的化工原料對(duì)外依存度較高。譚天偉認(rèn)為，生物制造技術(shù)為我國的化工原料多元化提供了新途徑。與傳統(tǒng)的石化路線相比，目前生物制造可平均節(jié)能減排30%—50%，未來這一比例有望達(dá)到50%—70%。此外，生物制造還可以將二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為燃料和化學(xué)品，有助于“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
“通過生物制造實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)、淀粉、油脂、糖等的發(fā)酵合成，既能顯著減少對(duì)自然資源的依賴，也有望變革現(xiàn)有的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)方式，更好保障國家糧食安全。”譚天偉說。
我國生物制造研究穩(wěn)步推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊
生物制造蘊(yùn)含的巨大潛力，使其成為國際競爭的前沿陣地。
我國生物制造研究可圈可點(diǎn)。“十三五”期間，科技部啟動(dòng)了綠色生物制造國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)。“在科技界和產(chǎn)業(yè)界的共同努力下，近些年我國生物制造在底層工具、關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了重要突破，一些領(lǐng)域的探索走在世界前列。”譚天偉說。
走進(jìn)位于北京化工大學(xué)的國家能源生物煉制研發(fā)中心，實(shí)驗(yàn)室一個(gè)連著一個(gè)，科研人員正在專心致志地工作，有的在培養(yǎng)菌株，有的在修飾基因，有的在進(jìn)行樣品檢測。
“該中心瞄準(zhǔn)國家重大發(fā)展需求和產(chǎn)業(yè)技術(shù)前沿，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備生物能源、生物基化學(xué)品、生物材料等領(lǐng)域取得諸多研究成果。”指著搖瓶內(nèi)的發(fā)酵液，北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授曹輝告訴記者，“這是我們在搖瓶內(nèi)測試菌株的生長情況。只有通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，才能找出適合工業(yè)用途的菌株。”
專家介紹，從發(fā)酵原料看，當(dāng)前以淀粉和油脂為代表的第一代生物制造商業(yè)化比較成熟；以木質(zhì)纖維素為原料的第二代生物制造，逐步進(jìn)入中試和產(chǎn)業(yè)化示范階段。為進(jìn)一步降低生物制造的原料成本，科研人員正在探索以二氧化碳為原料的第三代生物制造。
2021年，我國科學(xué)家通過多酶級(jí)聯(lián)催化的方法首次實(shí)現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭合成。目前，科研人員正在探索用二氧化碳制備生物燃料和生物基材料，開辟二氧化碳工業(yè)轉(zhuǎn)化的新空間。
利用生物制造方式，人們已經(jīng)生產(chǎn)出一批性能好、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的新產(chǎn)品，如重組蛋白藥物、生物航空煤油、生物降解塑料等。從理論上講，全球一半以上的重要化學(xué)品都可以用生物制造的方法獲得，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/strong>
不斷發(fā)展的生物制造技術(shù)，也開始造福人類。比如，利用生物制造技術(shù)，科研人員根據(jù)患者的特定需求和遺傳背景研發(fā)個(gè)性化的新藥物、新療法，提高治療效果。
“在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、化工等領(lǐng)域，生物制造都有廣闊的施展空間。”譚天偉說，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，生物制造還有望向采礦、冶金、電子信息等行業(yè)拓展，為經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展注入更多新動(dòng)能。
補(bǔ)短板、鍛長板，加快推進(jìn)生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展
近年來，從國家到地方，我國加快布局生物制造產(chǎn)業(yè)。2022年國家發(fā)展改革委印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，把推動(dòng)生物制造發(fā)展列為重要內(nèi)容。依托中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所等機(jī)構(gòu)，天津市的合成生物技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展正穩(wěn)步推進(jìn)。去年9月，上海市發(fā)布了《上海市加快合成生物創(chuàng)新策源 打造高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)方案（2023—2025年）》。北京市將合成生物制造產(chǎn)業(yè)作為未來產(chǎn)業(yè)的重要支撐，該市的合成生物制造技術(shù)創(chuàng)新中心于今年1月落戶未來科學(xué)城。
發(fā)展生物制造，我國有何優(yōu)勢？“我國生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，產(chǎn)量約占全球的70%，完善的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)體系為生物制造產(chǎn)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。”清華大學(xué)合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任陳國強(qiáng)認(rèn)為，未來，隨著人們對(duì)健康、綠色、環(huán)保產(chǎn)品的需求持續(xù)增加，生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的空間將越來越大。
我國發(fā)展生物制造面臨哪些挑戰(zhàn)？清華大學(xué)陳國強(qiáng)表示，目前我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微生物菌種還不多，部分關(guān)鍵裝備仍依賴進(jìn)口。此外，生物制造部分產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善，科技成果的轉(zhuǎn)化效率還有待提高。“我們面對(duì)的競爭是全球性的，必須補(bǔ)短板、鍛長板，加快推進(jìn)生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”
“作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，生物制造從原始創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)落地周期比較長，也存在一定的不確定性。”譚天偉說，要快速開發(fā)針對(duì)特定需求的生物制造關(guān)鍵技術(shù)，提高從源頭創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的效率。
譚天偉建議，在科技創(chuàng)新方面，必須重視底層數(shù)據(jù)庫、軟件及工業(yè)菌株和酶的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，推動(dòng)生物制造與人工智能融合，提升我國生物制造的原始創(chuàng)新能力；在平臺(tái)建設(shè)方面，要做好實(shí)驗(yàn)室研究與中試驗(yàn)證的銜接，通過搭建產(chǎn)業(yè)共性需求平臺(tái)等方式，加速創(chuàng)新成果“從0到1”“從1到100”的進(jìn)程；在產(chǎn)業(yè)扶持方面，要盡快完善相匹配的監(jiān)管機(jī)制和市場準(zhǔn)入機(jī)制，打造生物制造產(chǎn)業(yè)先行先試示范區(qū)。
生物制造涉及的環(huán)節(jié)多，靠單個(gè)企業(yè)或科研院所難以打通產(chǎn)業(yè)鏈全過程。陳國強(qiáng)認(rèn)為，要構(gòu)建新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，讓產(chǎn)業(yè)鏈上下游的參與者各展所長，通過集群化發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。“特別是要推動(dòng)化工、醫(yī)藥、材料等工業(yè)領(lǐng)域與生物制造技術(shù)深度融合，進(jìn)一步擴(kuò)大生物制造技術(shù)的應(yīng)用范圍。”陳國強(qiáng)說。
