中央經(jīng)濟工作會議強調(diào)，以科技創(chuàng)新引領現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設。提升產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈韌性和安全水平。大力推進新型工業(yè)化，發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，加快推動人工智能發(fā)展。打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟等若干戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，開辟量子、生命科學等未來產(chǎn)業(yè)新賽道。

生物制造被認為具有引領“第四次工業(yè)革命”的潛力。

根據(jù)經(jīng)濟合作組織預測，到2030年相關產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到全球工業(yè)生產(chǎn)總值的35%。

《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明確將生物制造作為生物經(jīng)濟戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，提出“依托生物制造技術，實現(xiàn)化工原料和過程的生物技術替代，發(fā)展高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，推動化工、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”。

大力發(fā)展生物制造產(chǎn)業(yè)，將助力我國加快構建綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系，推動生物經(jīng)濟實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

加快推進新型工業(yè)化

發(fā)揮新質(zhì)生產(chǎn)力作用

生物制造，是指以工業(yè)生物技術為核心的先進生產(chǎn)方式，即以基因工程、合成生物學等前沿生物技術為基礎，利用菌種、細胞、酶等生命體生理代謝機能或催化功能，通過工業(yè)發(fā)酵工藝規(guī)模化生產(chǎn)目標產(chǎn)物的制造過程。

中國工程院院士、南京工業(yè)大學生物與制藥工程學院教授應漢杰認為，生物制造將促進我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級以及新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)。

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)濟對生態(tài)環(huán)境的影響，推動物質(zhì)財富的綠色增長和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。在資源有限和環(huán)境問題日益凸顯的情況下，生物制造技術是緩解能源資源矛盾、推動經(jīng)濟社會可持續(xù)健康發(fā)展的有效方案。

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)競爭力。在低碳發(fā)展方面，生物制造可以利用天然可再生原料，實現(xiàn)化學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，促進二氧化碳的減排和轉(zhuǎn)化利用，構建出工業(yè)經(jīng)濟發(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，實現(xiàn)廢棄物回收利用，提升能源效率，促進產(chǎn)業(yè)升級，形成“農(nóng)業(yè)－工業(yè)－環(huán)境－農(nóng)業(yè)”的良性循環(huán)模式。

生物制造技術怎樣幫助人類應對環(huán)境挑戰(zhàn)？世界經(jīng)合組織曾對6個發(fā)達國家進行分析，結(jié)果表明：生物制造技術的應用可以降低工業(yè)能耗15%－80%，原料消耗35%－75%，空氣污染50%－90%，水污染33%－80%，生產(chǎn)成本降低9%－90%。世界基金委員會預測，到2030年，工業(yè)生物技術每年將可降低25億噸的二氧化碳排放。

同時，生物制造是典型的高技術制造業(yè)，可以與新一代信息技術、細分行業(yè)先進生產(chǎn)技術深度融合，加快生物制造發(fā)展，有助于拉動制造業(yè)研發(fā)、資本等投入，縮短新品研發(fā)周期，提升產(chǎn)品附加值和工廠生產(chǎn)效率。隨著生物制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，還可以有力帶動技術、裝備及檢測、包裝等服務型制造、生產(chǎn)性服務業(yè)協(xié)同發(fā)展。

另一方面，依托生物制造技術，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，包括基礎化工原料、溶劑、表面活性劑、化學中間體，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。

中國工程院院士、浙江工業(yè)大學教授鄭裕國認為，理論上，全球一半以上的重要化學品可以用生物制造方法獲得，但目前真正實現(xiàn)生物制造的產(chǎn)品僅占很小一部分。從技術賦能經(jīng)濟發(fā)展角度來看，理論比例和實際應用之間的巨大差距，意味著新的經(jīng)濟增長點。這也是世界各國搶占生物制造科技制高點的原因所在。

中國工程院院士、北京化工大學校長譚天偉也表示“生物制造的范圍非常廣，而且能夠?qū)崿F(xiàn)零碳經(jīng)濟的需求。”他認為，隨著科技與產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新，全球70%的產(chǎn)品都可以用生物法生產(chǎn)，涉及的行業(yè)也越來越廣，而且，不依賴化石資源的生物創(chuàng)新產(chǎn)品和制造過程，能促進氣候目標和碳排放目標的實現(xiàn)。

在過去的幾十年里，中國科學家們在合成生物學領域取得了許多重要的研究成果和應用進展，成為全球合成生物學領域的重要參與者和推動者。

中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所科學家團隊在國際上首次實現(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。

清華大學合成與系統(tǒng)生物學中心團隊篩選出了適應力非常強的工業(yè)微生物菌株嗜鹽菌Halomonas，實現(xiàn)了生物制造產(chǎn)業(yè)關鍵核心技術的突破。

中國農(nóng)業(yè)科學院團隊歷時15年研究，通過解析大豆疫霉菌幾丁質(zhì)合成酶的冷凍電鏡結(jié)構，成功破譯幾丁質(zhì)生物合成完整過程。幾丁質(zhì)俗稱甲殼素，是自然界中數(shù)量最多的天然高分子聚合物之一，廣泛存在于真菌以及節(jié)肢動物、軟體動物等外殼中，可用于食品、醫(yī)用材料、藥品等行業(yè)。

加快建設基于綠色生物制造的現(xiàn)代化經(jīng)濟體系，構建生物制造產(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)濟競爭中贏得主動、把握先機。

各地紛紛“出招”

布局生物制造

據(jù)不完全統(tǒng)計，全球已有60多個國家或地區(qū)制定生物制造或生物經(jīng)濟的專門政策，更新國家與地區(qū)生物經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，細致制定生物制造發(fā)展路線圖和行動計劃。

2012年，美國《國家生物經(jīng)濟藍圖》將以基因組學、合成生物學為代表的生物制造技術作為重點發(fā)展領域加以支持。2022年9月12日，美國總統(tǒng)拜登簽署了旨在推動美國生物技術生產(chǎn)和研究的行政命令。據(jù)報道，該命令的目標是促進美國在制藥、農(nóng)業(yè)、塑料和能源等行業(yè)的本土制造能力。2023年3月22日，美國又發(fā)布了《生物技術和生物制造明確目標》，目標是在20年內(nèi)用生物基塑料替代現(xiàn)有90%的塑料，在供應鏈端，20年內(nèi)通過可持續(xù)和具有成本效益的生物制造方式生產(chǎn)滿足美國對于化學品至少30%的需求。

2014年，歐盟《工業(yè)生物技術工業(yè)路線圖》提出生物制造技術的主要研究與發(fā)展方向，并提出在2030年將生物基產(chǎn)品或可再生原料替代份額增加到25%的發(fā)展目標。歐盟《工業(yè)生物技術遠景規(guī)劃》提出，2030年生物基原料將替代6%－12%化工原料、30%－60%精細化學品；2050年在航空領域全部使用可持續(xù)生物航煤。

2019年，日本《生物戰(zhàn)略2019》強調(diào)“力爭通過發(fā)揮日本的生物制造優(yōu)勢并融合IT技術，為開拓和擴大市場、解決社會問題及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標等做貢獻”。日本經(jīng)產(chǎn)省2021年2月發(fā)布的《生物技術驅(qū)動的第五次工業(yè)革命報告》，將智能細胞和生物制品列為生物經(jīng)濟領域優(yōu)先發(fā)展方向。

生物制造作為提升經(jīng)濟競爭力的著力點，也是我國繼綠色制造、智能制造后，推進制造強國建設的又一重要抓手。

國家發(fā)展改革委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟規(guī)劃》，是我國首部聚焦生物經(jīng)濟發(fā)展的五年規(guī)劃，規(guī)劃中提出，“充分發(fā)揮我國生物經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢，推動生物技術賦能經(jīng)濟社會發(fā)展，加快構建現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)體系，有序推進生物資源保護利用，著力做大做強生物經(jīng)濟，加強國家生物安全風險防控和治理體系建設，提高國家生物安全治理能力，切實筑牢國家生物安全屏障。”

另外，國家發(fā)展改革委還支持了12個國家生物產(chǎn)業(yè)基地建設，牽頭通過了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整指導目錄》《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》等機制，促進生物技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

在省、市級層面，2021年以來，生物制造產(chǎn)業(yè)相關政策數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。據(jù)不完全統(tǒng)計，各地政府紛紛“出招”，發(fā)布相關政策，聚焦自身優(yōu)勢，從集群培育、配套設施建設、技術創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、資金扶持等多角度出發(fā)，全方位支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

河北省在《河北省“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》《河北省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》等文件中明確了生物制造產(chǎn)業(yè)相關重點發(fā)展方向，還舉辦了全國首個省級層面生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會，成立產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，積極培育了石家莊高新區(qū)、唐山生物能源產(chǎn)業(yè)基地、邯鄲生物色素產(chǎn)業(yè)基地、辛集生物添加劑產(chǎn)業(yè)園、山海關生物制造產(chǎn)業(yè)園等一批重點集聚區(qū)。

深圳市光明區(qū)圍繞合成生物制造產(chǎn)業(yè)出臺合成生物科技專項配套、專業(yè)資質(zhì)認證、合成生物產(chǎn)業(yè)平臺建設、合成生物企業(yè)專精特新認定、合成生物學術氛圍等相關資助、支持政策，推動生物制造基礎設施和實驗室建設，成立深圳合成生物學創(chuàng)新研究院ASBA中心。2023年5月，印發(fā)《關于支持合成生物創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展的若干措施》，聚焦推動形成“基礎研究+技術攻關+成果產(chǎn)業(yè)化+科技金融+人才支撐”全過程創(chuàng)新生態(tài)鏈，打造全球合成生物創(chuàng)新策源地和產(chǎn)業(yè)集聚地。

2023年10月24日，上海發(fā)布《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)集群行動方案（2023－2025年）》，要求聚焦合成生物技術在生物醫(yī)藥、先進材料、消費品、能源和環(huán)保五大領域的應用，推動生物制造高端化、綠色化發(fā)展。計劃到2025年組建5個以上合成生物功能型平臺，實現(xiàn)一批具有核心競爭力的轉(zhuǎn)化項目，形成一批有產(chǎn)業(yè)應用價值的國際合作項目，培育10個以上在國內(nèi)外具有一定影響力的創(chuàng)新引領型企業(yè)；吸引5家以上企業(yè)建設區(qū)域或研發(fā)總部，新增3－5家合成生物領域企業(yè)上市，培育1－2家年銷售收入超過10億元的優(yōu)勢企業(yè)，建設3個左右具有特色和國內(nèi)領先優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)基地。到2030年，建設合成生物全球創(chuàng)新策源高地、國際成果轉(zhuǎn)化高地和國際高端智造高地，基本建成具有全球影響力的高端生物制造產(chǎn)業(yè)集群。

12月13日，杭州市合成生物產(chǎn)業(yè)政策發(fā)布暨產(chǎn)業(yè)對接會在蕭山召開。作為國內(nèi)首個地級市層面的合成生物專項政策，會上新發(fā)布的《杭州市支持合成生物產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》聚焦提升創(chuàng)新研發(fā)能力、促進產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展、健全生態(tài)服務體系等三個方面，對合成生物創(chuàng)新研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、特色園區(qū)和公共服務平臺建設等方面給予資助，最高達1億元，力爭實現(xiàn)合成生物“研發(fā)－轉(zhuǎn)化－產(chǎn)業(yè)”協(xié)同發(fā)展。

龍頭企業(yè)勇立潮頭

經(jīng)過多年發(fā)展，我國生物制造發(fā)展取得長足進步，細分子行業(yè)門類逐步增多，核心產(chǎn)業(yè)增加值規(guī)模快速增長，形成一批細分領域特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，也涌現(xiàn)了一批生物醫(yī)藥、化工、材料、食品領域的上市公司勇立潮頭，不僅積極革新生產(chǎn)原料、革新物質(zhì)加工工藝，更成為引領行業(yè)技術迭代和產(chǎn)業(yè)升級的重要參與者。

其中，長三角地區(qū)成為重點企業(yè)聚集最多的地區(qū)；北京、廣東等省份依托科研、人才等要素優(yōu)勢，在原始技術創(chuàng)新領域占有優(yōu)勢，同時，也聚集了一批行業(yè)重點企業(yè)；華北、華中地區(qū)，湖北、河北、安徽等省份骨干企業(yè)數(shù)量較多，具有發(fā)展的良好潛力；西部地區(qū)以聚焦特色天然產(chǎn)物生物制造、食品配料的生物科技企業(yè)為主。

2022年11月，北京首鋼朗澤科技股份有限公司利用經(jīng)選育后的乙醇梭菌，可將煉鋼尾氣轉(zhuǎn)化為生物乙醇及新型飼料蛋白等高附加值產(chǎn)品。目前公司已形成21萬噸乙醇產(chǎn)能，2.3萬噸蛋白產(chǎn)能規(guī)模，通過優(yōu)化厭氧發(fā)酵工藝，可在常溫（37℃）常壓下實現(xiàn)工業(yè)尾氣一步轉(zhuǎn)化為生物乙醇，發(fā)酵反應速度快（22秒以內(nèi)），能源轉(zhuǎn)化率達60%，成本較糧食乙醇降低30%以上。

華恒生物專注于丙氨酸細分市場15年，是國際上首個實現(xiàn)L-丙氨酸厭氧發(fā)酵產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。L-丙氨酸也是公司銷量最多的丙氨酸產(chǎn)品，主要用作生產(chǎn)新型綠色螯合劑 MGDA、維生素 B6 以及食品添加劑等。華恒生物可再生葡萄糖為原料厭氧發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸的關鍵技術已達到國際領先水平，目前其L-丙氨酸的市場份額全球第一。

豐原集團在安徽蚌埠市固鎮(zhèn)的生產(chǎn)基地，已經(jīng)投資170多億元，建成30多個生物發(fā)酵、生物材料、生物能源及生物肥料等項目，其中乳酸、聚乳酸的產(chǎn)能全球最大，蘋果酸則是全球首條生物法工藝生產(chǎn)線，生物多元醇、生物碳酸酯、秸稈制糖聯(lián)產(chǎn)高效黃腐酸有機肥等項目均是世界首條生產(chǎn)線。

智飛生物關注全球生物制藥前沿技術，緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流，布局包括mRNA、腺病毒載體、新型佐劑、多聯(lián)多價等九大疫苗研發(fā)技術平臺。公司著力推動研發(fā)技術向創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，今年多款在研管線產(chǎn)品取得了臨床階段進展。目前，卡介菌純蛋白衍生物（BCG-PPD）進入Ⅱ期臨床試驗，重組B群腦膜炎球菌疫苗（大腸桿菌）進入Ⅰ期臨床試驗，治療用卡介苗、Omicron BA.4/5-Delta株重組新冠病毒蛋白疫苗獲得臨床試驗批準通知書。

浙江琿達生物成功開發(fā)并向國內(nèi)外數(shù)十家科研機構商業(yè)化供應純度高達98%以上的衣霉素（Tunicamycin）。衣霉素為放線菌代謝產(chǎn)生的一種核苷酸抗生素，具有阻斷生物被膜形成的作用，可用于抑制革蘭氏陽性菌、真菌和病毒的生長和繁殖，還有望用于抗腫瘤治療。

華大智造作為全球少數(shù)幾家具有自主研發(fā)并量產(chǎn)臨床級高通量基因測序儀能力的企業(yè)之一，于2023年2月推出“DNBSEQ-T20×2”超高通量測序儀，可支持6張載片同時運轉(zhuǎn)，每年可完成高達5萬人全基因組測序，創(chuàng)造了全球基因測序儀通量的新紀錄，單例成本低于100美元。

發(fā)展態(tài)勢固然喜人，但不可否認，我國生物制造產(chǎn)業(yè)仍然面臨一些問題。

從產(chǎn)業(yè)規(guī)模看，我國生物制造核心產(chǎn)業(yè)增加值占工業(yè)增加值比重僅2.4%，低于美、歐、日的11%、6.2%、3.2%，在工業(yè)經(jīng)濟占比有待提高，如2022年美國廣義生物制造總額4388億美元，對該國經(jīng)濟影響達43%。

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構看，中高端配料及裝備供給能力不足，部分關鍵原配料及裝備依賴進口，如工業(yè)核心菌種、酶制劑等核心原配料對外依存度在70%以上；疫情期間，進口除病毒過濾器供貨期由2個月延長至10個月以上，部分生產(chǎn)企業(yè)直接面臨停產(chǎn)。

而在促進科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化方面，我國針對生物制造產(chǎn)業(yè)的專門性、系統(tǒng)性政策還有待加強，在建或已建的生物產(chǎn)業(yè)科技基礎設施尚未形成統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)互通的資源數(shù)據(jù)共享體系，基于生物資源和生物技術的存量數(shù)據(jù)優(yōu)勢尚未充分發(fā)揮。

清華大學教授、清華大學合成生物學研究中心主任陳國強認為，“新的科研成果運用于行業(yè)，有很多工作可以做。”實驗室出來的東西必須經(jīng)過工業(yè)上很多精雕細琢，才能變?yōu)橐粋€工業(yè)產(chǎn)品。因此，他認為，科學家包括工程師都應該更多地參與這個過程。只有這樣，產(chǎn)品才會在開發(fā)過程中不斷解決問題，最后才能夠從實驗室成功走向市場。

（中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)融媒體記者 李子吉）

原標題：《生物制造，第四次工業(yè)革命？》