生物制造是利用生物組織或生物體（酶
、微生物細胞等）進行物質(zhì)加工，生產(chǎn)相關產(chǎn)品的先進工業(yè)模式
。
作為生物經(jīng)濟的重點發(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《政府工作報告》明確提出：“積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟等新增長引擎
。”
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
北京市順義區(qū)中德產(chǎn)業(yè)園
，北京微構工場生物技術有限公司（以下簡稱“微構工場”）的生產(chǎn)線連著實驗室。記者到訪時
，科研人員正將小瓶內(nèi)的微黃色液體加入小型發(fā)酵罐中
。電機轉(zhuǎn)動，液體隨即與發(fā)酵罐內(nèi)的水和碳源一起均勻攪拌
。
“這是讓液體內(nèi)的菌株在發(fā)酵罐內(nèi)‘快速生長’
。”微構工場董事長徐絢明向記者解釋
，微生物菌株像一個個“細胞工廠”
，通過“吃”發(fā)酵罐內(nèi)的物質(zhì)，最終“長”出PHA（聚羥基脂肪酸酯）材料
。
PHA是一類可降解的生物基高分子材料
，加工成塑料后既可生產(chǎn)日常用品，也可制作醫(yī)療植入材料
。塑料等大宗化學品
，通常以石化資源為原料，再經(jīng)過復雜的化工工藝提煉而成
；生物制造則以淀粉糖
、油脂、纖維素等可再生物質(zhì)為原料
，通過生物合成的方法生產(chǎn)
。
不只是原料不同，生物制造與傳統(tǒng)的物質(zhì)加工過程也不一樣
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！吧镏圃焓菍ι矬w進行的工程化改造，發(fā)酵過程能夠在溫和條件下完成
。這種發(fā)酵方式既降低能耗
，也減少了工廠設備投入?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！毙旖k明說
。
記者在車間看到
，這里既沒有專門的高溫、高壓生產(chǎn)設備
，也沒有高大的壓力存儲罐
。在實驗室內(nèi)通過中試驗證后的菌株，接下來會被放入大型的生物反應器進行發(fā)酵
。發(fā)酵車間的技術人員告訴記者
，發(fā)酵的溫度維持在37攝氏度左右即可。
提取純化車間緊挨著發(fā)酵車間
。在這里
，發(fā)酵液經(jīng)過固液分離等工序，PHA便從細胞中分離出來
，再通過烘干等簡單工序后制成顆粒
，就成為加工產(chǎn)品的原料。
PHA材料是采用生物制造方式生產(chǎn)的諸多新產(chǎn)品之一
。由于生物制造在生產(chǎn)原料
、制造工藝、產(chǎn)品性質(zhì)等方面均有重大革新
，因此被視為制造領域的“工業(yè)革命”
。
“作為一種顛覆性技術，生物制造是我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的‘綠色動力’
，也是實現(xiàn)綠色發(fā)展的重要途徑
。”中國工程院院士
、北京化工大學校長譚天偉說
。
由于石油、天然氣等石化資源相對不足
，我國的化工原料對外依存度較高
。譚天偉認為，生物制造技術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)化為燃料和化學品，有助于“雙碳”目標的實現(xiàn)
。
“通過生物制造實現(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
?div id="m50uktp" class="box-center"> ！弊T天偉說。
我國生物制造研究穩(wěn)步推進，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊
生物制造蘊含的巨大潛力
，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
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！笆濉逼陂g，科技部啟動了綠色生物制造國家重點研發(fā)專項
。“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
、關鍵技術等方面取得了重要突破，一些領域的探索走在世界前列
?div id="4qifd00" class="flower right">
！弊T天偉說。
走進位于北京化工大學的國家能源生物煉制研發(fā)中心
，實驗室一個連著一個
，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
，有的在進行樣品檢測。
“該中心瞄準國家重大發(fā)展需求和產(chǎn)業(yè)技術前沿
，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備生物能源
、生物基化學品、生物材料等領域取得諸多研究成果
?div id="4qifd00" class="flower right">
！敝钢鴵u瓶內(nèi)的發(fā)酵液，北京化工大學生命科學與技術學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
。只有通過反復實驗，才能找出適合工業(yè)用途的菌株
?div id="4qifd00" class="flower right">
！?/p>
專家介紹，從發(fā)酵原料看，當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
，逐步進入中試和產(chǎn)業(yè)化示范階段。為進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
。
在國家能源生物煉制研發(fā)中心的一間實驗室內(nèi)，整齊排列著四個玻璃瓶
，瓶蓋和瓶底分別接著導管
，通電后瓶內(nèi)開始冒氣泡?div id="d48novz" class="flower left">
！斑@是我們嘗試用電化學的方法固定二氧化碳
。”曹輝解釋
，2021年
，我國科學家通過多酶級聯(lián)催化的方法首次實現(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)濟價值高的新產(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品都可以用生物制造的方法獲得
，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
不斷發(fā)展的生物制造技術，也開始造福人類
。比如
，利用生物制造技術，科研人員根據(jù)患者的特定需求和遺傳背景研發(fā)個性化的新藥物
、新療法
，提高治療效果。
“在醫(yī)藥
、農(nóng)業(yè)
、食品、化工等領域
，生物制造都有廣闊的施展空間
?div id="jfovm50" class="index-wrap">！弊T天偉說，隨著相關技術的發(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)濟高質(zhì)量發(fā)展注入更多新動能
。
補短板、鍛長板，加快推進生物制造產(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)濟發(fā)展規(guī)劃》
，把推動生物制造發(fā)展列為重要內(nèi)容。依托中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所等機構
，天津市的合成生物技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展正穩(wěn)步推進
。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創(chuàng)新中心于今年1月落戶未來科學城。
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)提供了堅實的基礎?div id="d48novz" class="flower left">
！鼻迦A大學合成與系統(tǒng)生物學中心主任陳國強認為
，未來，隨著人們對健康
、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)
？陳國強表示，目前我國擁有自主知識產(chǎn)權的微生物菌種還不多
，部分關鍵裝備仍依賴進口
。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
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！拔覀兠鎸Φ母偁幨侨蛐缘模仨氀a短板
、鍛長板
，加快推進生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！?/p>
“作為一個新興產(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
?div id="jfovm50" class="index-wrap">！弊T天偉說，要快速開發(fā)針對特定需求的生物制造關鍵技術
，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)菌株和酶的設計與應用，推動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
；在平臺建設方面，要做好實驗室研究與中試驗證的銜接
，通過搭建產(chǎn)業(yè)共性需求平臺等方式
，加速創(chuàng)新成果“從0到1”“從1到100”的進程；在產(chǎn)業(yè)扶持方面
，要盡快完善相匹配的監(jiān)管機制和市場準入機制
，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
，靠單個企業(yè)或科研院所難以打通產(chǎn)業(yè)鏈全過程
。陳國強認為，要構建新的產(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，實現(xiàn)共同進步
?div id="m50uktp" class="box-center"> ！疤貏e是要推動化工、醫(yī)藥
、材料等工業(yè)領域與生物制造技術深度融合
，進一步擴大生物制造技術的應用范圍?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！标悋鴱娬f
。（記者喻思南）
《人民日報》（2024年04月01日 19 版）
版權聲明：
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