数据显示✿★,“十四五”期间✿★,我国生物制造产业总规模达1.1万亿元✿★,生物发酵产品产量占全球70%以上✿★。其中食品及添加剂✿★、生物制药等细分领域年产值超4000亿元✿★,推动生物制造成为新的经济增长点✿★。
从实验室的“细胞工厂”到万吨级生产线✿★,从可降解材料到人工合成淀粉✿★,连续3年被写入政府工作报告的生物制造正加速从概念走向现实✿★。
“得益于合成生物学的快速发展✿★,生物制造在食品✿★、医药✿★、能源等领域已展现出与传统制造相当的竞争力✿★,呈现出部分替代传统石油基生产路径的趋势✿★,成为催生新产业✿★、新模式✿★、新动能✿★,发展新质生产力的关键力量✿★。”清华大学合成与系统生物学中心主任✿★、教授陈国强在接受《中国报道》记者采访时说✿★。
生物制造✿★,这一由生物技术与先进制造深度融合的颠覆性范式✿★,已成为全球新一轮科技革命和产业变革的制高点✿★,是继农业经济✿★、工业经济✿★、数字经济之后的第四次产业浪潮✿★。
中国工程院院士✿★、北京化工大学校长谭天伟表示✿★,在过去几年间✿★,世界各国和地区充分认识到生物制造成长于发酵产业✿★,但不等同于传统发酵产业✿★,是传统发酵产业和合成生物学前沿技术高度耦合的新型产业✿★。
麦肯锡全球研究院数据显示✿★,全球经济中高达60%的物质产品可以通过生物途径生产✿★。在2030年至2040年间✿★,生物合成技术每年将产生约2万亿至4万亿美元的直接经济影响✿★。这一预测涵盖了医疗健康✿★、农业✿★、消费品✿★、材料✿★、化学品及能源等多个领域✿★。
中国电子信息产业发展研究院副院长朱敏在2026中关村论坛年会上介绍✿★,据预测✿★,2050年生物制造有望创造30万亿美元的经济价值✿★,占全球制造业的1/3✿★。
2022年以来✿★,美国签署启动“国家生物技术和生物制造计划”行政令✿★,发布《美国生物技术和生物制造远大目标》等一系列战略政策✿★,构建覆盖DNA合成✿★、AI生物设计✿★、生物铸造厂的全链条体系✿★,意在完全掌控生物技术和生物制造全产业链✿★,到2030年生物基产品将替代25%的有机化学品和20%的化石燃料✿★。
欧洲《工业生物技术2025远景规划》提出向生物技术型社会转身✿★,到2025年✿★,生物能源替代化石能源20%✿★,化工原料替代率6%—12%✿★,精细化学品替代率不低于30%✿★。到2030年✿★,使用可再生原料的比例占到✿★:总体化学生产原料的30%✿★,高附加值的化学品和聚合物的50%✿★,大宗化学品的10%✿★,运输能源的25%✿★。
我国早在2007年发布的《生物产业发展“十一五”规划》中就率先将“生物制造”列为重点发展方向✿★。2015年✿★,《中国制造2025》将生物制造列为推动制造业转型升级的重点方向之一✿★,明确提出要发展高性能生物制造装备✿★、推进生物工艺替代传统化工工艺✿★,推动绿色低碳制造体系构建✿★。
2021年发布的《“十四五”生物经济发展规划》强调要加快合成生物学✿★、基因编辑等前沿技术攻关✿★,建设一批生物制造产业园区和中试平台✿★,推动生物制造向高端化✿★、规模化✿★、集群化发展✿★。这是我国首次将生物制造明确列为生物经济领域的战略性新兴产业✿★。
2024年✿★,生物制造首次被写入政府工作报告人生就是博官网登录入口z6mg✿★,如今被列入“十五五”规划纲要✿★。“十五五”时期是我国基本实现社会主义现代化全面发力的关键阶段✿★,承前启后的历史方位决定了生物制造将迎来发展的历史黄金期✿★。
“生物制造将重塑相关领域的产业链✿★。生物制造领域的优势不仅可以解决供给的问题✿★,还将在国际竞争上占据主动尊龙凯时✿★。”中国医药生物技术协会副理事长吴朝晖告诉《中国报道》记者✿★,我国生物制药产业的核心竞争力是系统集成了制度✿★、人才✿★、临床资源✿★、快速迭代工程化能力后的“中国速度”和成本控制优势✿★。目前我国生物制药在双抗✿★、ADC药物和细胞治疗等方面已经达到国际领先水平✿★。
“我国生物制造产业呈现出‘国家战略引领✿★、大规模市场应用最新丝路传说私服✿★、全链条协同推进’的鲜明特色✿★。”国家发展改革委宏观经济研究院研究室主任✿★、研究员张林山认为✿★,与欧美国家聚焦前沿和高附加值细分领域不同✿★,我国的发展路径更注重与国家重大需求相结合✿★,在大宗化学品绿色替代✿★、粮食安全保障等领域展现出更强的系统性和规模效应✿★。
在人类工业文明的进程中✿★,石化与煤化工曾以高效✿★、低成本的特性✿★,支撑起数百年的物质繁荣✿★。然而✿★,这种高度依赖化石资源的传统模式✿★,也埋下了产业链冗长✿★、碳排放高企✿★、污染风险加剧的结构性隐患尊龙凯时尊龙凯时·中国官方网站✿★!✿★。
塑料污染作为全球性问题✿★,正是这一矛盾的集中体现✿★。为破解不易降解的石化塑料带来的“白色污染”✿★,科学家们持续探索可降解替代材料最新丝路传说私服✿★,而生物制造是其关键路径✿★。
在众多生物基材料中✿★,PHA(聚羟基脂肪酸酯)作为一类完全可降解的新型生物材料✿★,凭借其可低成本✿★、全生物合成的特性✿★,成为目前理想的碳中和生物降解材料✿★。
△ 在北京顺义微构工场PHA 柔性智造线 ✿★,研发工程师正在对微生物进行最初的定向改造✿★,以赋予菌株最理想的功能✿★。
陈国强表示✿★,PHA制品进入土壤✿★、海洋等自然环境后✿★,约1—3年即可实现完全自然降解最新丝路传说私服✿★,相比普通塑料动辄数百年的降解周期大大加速✿★。同时✿★,纯PHA产品对海洋和陆地动物无害✿★,甚至可以被动物食用✿★。
“通过嗜盐菌生物制造技术✿★,我们已经实现了让PHA真正具备大规模替代石油基材料的产业竞争力✿★。”陈国强说✿★,这一颠覆性技术✿★,既契合绿色发展要求✿★,更从根本上破解了“材料发展与环境保护对立”的行业难题✿★,为全球生物基材料规模化落地提供了可行路径✿★。
在陈国强团队的实验室里✿★,生物制造的触角已延伸至医学的深水区✿★。目前✿★,PHA家族中的P4HB已经作为手术缝线✿★,在美国获批进入临床✿★。此外✿★,由于PHA具有多种结构✿★,还被看好用于开发软骨修复材料✿★、神经导管尊龙凯时人生就是博官网✿★,✿★、人工食道等✿★。
产业化进程同样取得突破最新丝路传说私服✿★。微构工场董事长徐绚明告诉《中国报道》记者✿★,中国已建成全球领先的万吨级PHA生产线✿★,形成多品类✿★、高性能✿★、低成本的材料矩阵尊龙凯时官网入口✿★,已跻身全球PHA产业第一梯队✿★。
更重要的是尊龙凯时✿★,生物制造具有显著的低碳特征✿★,是实现“双碳”目标的重要途径✿★。当前我国石化与煤化工产业年碳排放总量接近9亿吨尊龙凯时✿★,占工业总排放量的比例约为23%✿★。谭天伟指出尊龙凯时✿★,生物制造凭借“可再生碳源利用—低碳工艺设计—产品碳封存”的全生命周期负碳特性✿★,成为实现碳中和的关键路径✿★。
相关研究进一步印证了其减排潜力最新丝路传说私服✿★。世界经合组织对6个发达国家进行分析的结果表明✿★,生物制造技术的应用可以降低工业能耗15%—80%✿★,降低原料消耗35%—75%✿★,减少空气污染50%—90%和水污染33%—80%✿★,生产成本降低9%—90%✿★。世界自然基金会预测✿★,到2030年✿★,工业生物技术每年可降低25亿吨的二氧化碳排放量✿★。
曾被视为合成生物制造领域标杆的美国Amyris公司✿★,利用生物发酵法生产尼烯替代石油基航空燃料✿★。虽然实验室取得优异实验结果✿★,但该公司发现产品的大规模应用及推广不及预期✿★,无法复现实验室结果✿★,最终在2023年申请了破产保护✿★。这给所有从业者敲响了警钟✿★:实验室研究成果向工业化生产转化过程中仍面临着重大障碍✿★,尤其是中试放大阶段✿★。
△ 在北京顺义微构工场PHA柔性智造线✿★,工作人员正在将菌种加入到透明发酵罐中✿★,微生物将在这里吸收养料生长✿★。
“实验室阶段能够取得初步成功✿★,但在放大到工业化生产规模时✿★,会遇到很多复杂问题✿★,如发酵罐内部环境参数的差异(如通气✿★、pH值✿★、压力✿★、温度✿★、营养成分等)✿★。”陈国强说✿★,但即使有了合适的菌株✿★,也需要获得底盘细胞✿★,跨过生产验证难关✿★,才能实现实验室生物制造成果的产业落地✿★。
多位受访专家表示✿★,除了中试放大的挑战✿★,我国生物制造产业在“芯片”——底盘细胞的研发以及基因编辑创新技术等底层领域也存在短板尊龙凯时✿★。
谭天伟指出✿★,未来生物制造的发展需要做好顶层设计✿★,从全产业链的视角去设计合成生物制造产业“原料-催化剂—过程—产品”等协同发展的行业技术体系✿★。
中国科学院院士徐冠华认为✿★,要集中研究力量和科研资源✿★,实现底层技术✿★、装备与原料的自主可控✿★。他建议✿★,加大合成生物学底层技术✿★,如DNA测序与合成✿★、基因组设计构建✿★、基因编辑等✿★,攻克关键核心技术难题✿★;大力发展底层原料✿★,包括高质量的DNA合成原料✿★、工具酶✿★、工业酶✿★、生物试剂等✿★,重视从极端环境中挖掘新型工具酶与工业酶的策略✿★;加大核心装备研发力度✿★,如开发高通量✿★、低成本DNA合成仪等✿★;通过技术✿★、设备✿★、平台的迭代优化✿★,建立规模化与自动化的合成生物学平台✿★,通过规模集聚效应降低应用端成本✿★,构建良好产业生态✿★。
技术的突破离不开资本的“耐心”与人才的“活力”✿★。吴朝晖表示✿★,必须解决源头创新的问题✿★,引导资金投早✿★、投新✿★,完善资本退出机制和创新产品的支付机制✿★,建立“创新有人投✿★、创新有回报”的良性循环✿★。此外✿★,多位专家表示最新丝路传说私服✿★,生物制造产业兼具生物✿★、工程✿★、信息等多学科交叉融合的特点✿★,建议青年人才从事交叉科学研究✿★,参与国际合作项目✿★,促进人才的全球流动✿★。