工业尾气“变”身鱼饲料,地沟油“变”为飞机燃料,秸秆“变”成了薄膜……让这一切看似不可能变成可能的就是生物制造。作为融合生物学、化学与工程学的战略性新兴产业,生物制造通过生物体机能进行大规模物质转化,被列为培育新质生产力的关键领域。
2023年8月14日,四川内江,在四川天草润东生物科技有限公司组培室内,科研人员记录天冬脱毒苗生长情况。 中新社 供图
2023年底举行的中央经济工作会首次提出,要打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业;2025年政府工作报告再次明确,要建立未来产业投入增长机制,培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未来产业。
“积极培育新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业,积极培育未来产业,加快形成新质生产力,增强发展新动能。”
10000亿元
截至2024年,中国生物制造核心产业规模约为1万亿元,透明质酸、人工合成淀粉等新兴领域已实现与发达国家并跑或领跑。
1994家
截至2024年底,中国生物制造企业共1994家(含上市企业189家),主要集中于药物合成、基因工程、细胞治疗等领域。
20个
全国超20个省份出台生物制造支持政策,国家层面强调构建产业创新体系和管理服务体系。
70%
长三角、京津冀、大湾区三大城市群占据全国生物制造融资份额的近70%,其中长三角占比最高(38%),北京、上海、苏州、杭州等城市投融资活跃度领先。中部地区(如山东、河南等)占17%,东北和西北地区依托资源优势布局大型产业化项目。
2024年3月22日,湖北武汉东湖高新区,员工在人福普克药业(武汉)有限公司生产二十碳五烯酸乙酯软胶囊。 摄影 魏铼/湖北日报
作为以工业生物技术为核心的先进生产方式,生物制造是绿色、低碳、可持续的经济发展模式,是新质生产力培育重要赛道。据麦肯锡(McKinsey)统计,生物制造的产品可以覆盖70%化学制造的产品;据世界经合组织(OECD)预测,至2030年OECD国家将形成基于可再生资源的生物经济形态,生物制造的经济和环境效益将超过生物农业和生物医药,在生物经济中占到39%;据波士顿咨询(BCG)预测,到21世纪末,生物制造将应用于全球1/3的制造业,有望创造30万亿美元的经济价值。
习近平总书记强调,高质量发展需要新的生产力理论来指导,而新质生产力已经在实践中形成并展示出对高质量发展的强劲推动力、支撑力,需要我们从理论上进行总结、概括,用以指导新的发展实践。在《“十四五”生物经济发展规划》中,生物制造被明确为四大支柱产业之一,其核心价值在于“用绿色生产方式重构传统工业体系”。
新增长引擎
生物制造,作为新质生产力的核心赛道之一,正以颠覆性技术重构传统产业格局。这一领域利用菌种、细胞、酶等生命体的代谢或催化功能,通过工业发酵规模化生产化学品、材料与能源,被喻为“第四次工业革命”的潜在引领者。据预测,全球生物制造产值将接近30万亿美元,而中国已将生物制造列为战略性新兴产业,并写入《“十四五”生物经济发展规划》,明确其作为新质生产力的重要抓手。
首钢朗泽是全球首个将钢铁工业尾气转化为饲料蛋白和燃料乙醇的企业。其核心技术通过乙醇梭菌发酵,仅用几十秒便将工业尾气中的一氧化碳转化为高蛋白饲料,粗蛋白含量超80%。这一技术不仅每年可处理万亿立方米工业尾气,还能减少1.2亿吨二氧化碳排放。中科院天津工业生物技术研究所则拥有全球首创的二氧化碳人工合成淀粉技术,能效远超传统农业,为工业化生产提供新路径,被列入2021年中国科学十大进展。
2024年6月3日,江苏南京生物医药谷先声药业生产车间。随着新一代信息技术、新能源、新材料等科研成果加速从“实验室”走向“生产线”,生产力发展迎来全新动能。 摄影 泱波/中新社
生物制造是利用生物组织或生物体(酶、微生物细胞等)进行物质加工,生产相关产品的先进工业模式。作为生物经济的重点发展方向,生物制造是培育新质生产力的重要手段之一,为此,我国把生物制造列为重点发展的战略性新兴产业、未来产业的重要内容。
聚焦生物制造这一新赛道,不少企业正在创新策源与应用转化上持续发力。天津创源生物技术有限公司应用多种益生菌分段固态发酵技术,聚焦新型微生态制剂等研究;深圳晶泰科技有限公司基于计算物理、量子化学、人工智能与云计算技术为全球创新药企提供智能化药物研发服务;广东优酶生物制造研究院有限公司累计开发出20余种酶制剂品种,应用于生物医药、生物能源等领域……
南方科技大学检测中心正在进行清洁金属操作。 摄影 钟志辉/南方日报
生物制造是生物技术的工业实现方式,是振兴我国制造业的重要方向与领域。目前生物经济正处于科学认知基础不断深化夯实、技术突破与场景应用交融拓展、相关产业孕育发展壮大的新发展阶段,光明前景显示良好预期。
中国工程院院士谭天伟指出,作为战略新兴产业的重要组成部分,生物制造确实是新质生产力的重要赛道之一。作为一种可持续的生产方式,生物制造产品平均带来的节能减排可达30%至50%。工业和信息化部赛迪研究院刘文强强调,生物制造不仅改变物质生产路径,更是实现“双碳”目标的关键,预计未来四十年将逐步替代传统化工。
强化创新驱动
生物制造的蓬勃发展离不开技术创新与政策引导。
作为生物制造行业标杆,华熙生物通过合成生物技术颠覆传统原料获取方式。其全球最大中试转化平台通过“模块化”和“抽屉式”的先进理念优化中试环节,可承接医药级、护肤品级、食品级等多种生物活性物原料产品的中试及小规模商业化生产,带动全产业链升级。
近年来,国家陆续出台相关扶持政策。《“十四五”生物经济发展规划》明确培育生物制造等四大支柱产业,并计划出台专项顶层文件。同时,各地纷纷加快布局生物制造产业新赛道,广东、湖北、江苏等省份已发布合成生物产业规划,北京中关村、深圳光明科学城等区域创新载体加速技术孵化。
加强前瞻布局生物制造,因地制宜是关键。我国通过 “因地制宜”策略,结合区域资源禀赋,推动产业差异化布局。例如,黑龙江利用秸秆资源建设全国首套纤维素乙醇示范项目,该项目消耗15万吨秸秆生产3万吨乙醇,减少粮食消耗并改善环境。长三角地区则依托产业集群优势,形成合成生物学研发高地,如上海张江模力社区聚焦垂类模型应用,推动生命科学与智能制造融合。
广东是全国生物医药产业“第一方阵”,在相关产业布局早、发展快。如今,广东生物制造产业规模居于全国前列,依托以广州、深圳为主要技术创新策源地和高端产业集聚区,布局了全国首个国家生物制造产业创新中心。
走进深圳市朗坤环境集团股份有限公司投资运营的广州市生物质资源再生中心,这里绿草如茵、鲜花环绕,各种生物处理设施有序运转。现场负责人介绍,生物质资源再生中心主要通过生物菌种构建技术、生物酶高效催化技术等,完成对城市餐厨等生物质废弃物的高效处置及制造高品质的生物能源。
2023年9月5日,在武汉科前生物股份有限公司研发中心实验室,研发人员正在进行悬浮细胞培养。
打通产学研增韧树脂、塑料合金、完全生物降解塑料……走进位于广州高新区的金发科技股份有限公司,一个个高精尖技术的应用展示映入眼帘。
生物制造的产业化难点在于从实验室到车间的跨越。为此,我国正构建“政学研产用传资”协同生态,通过平台建设与资本助力缩短转化周期。
中国科学院天津工业生物技术研究所与企业的合作模式颇具代表性。其二氧化碳合成淀粉技术虽未完全工业化,但已吸引多方资本关注,预计未来市场规模不可限量。弈柯莱生物通过与蒙牛合作,利用合成生物技术生产人乳寡糖,成功打破国外垄断,并获国家卫健委批准为食品添加剂,凸显产学研协同的效率。
与中国科学院天津工业生物技术研究所一墙之隔的国家合成生物技术创新中心,正在打造多个高端实验室,瞄准基因合成、生物制造等领域,致力于实现从合成生物科学到技术的转化,促进合成生物科技成果产业化;深圳市工程生物产业创新中心打造“楼上科研创新、楼下孵化创业”的综合体模式,完善科技成果转化体系……
华熙生物整体投入30多亿打造了全球最大的中试转化平台,解决从“1到100”的产业化难题,是实现产业赋能、打通产学研的核心关键。在这一中试转化平台的支持下,华熙生物已经推出了“微真、超纯麦角硫因、重组人源胶原蛋白”等合成生物原料产品,同时,红景天苷、甘油葡糖苷、人乳寡糖等物质也已进入中试阶段。
国家开发投资集团首席科学家李寅指出,生物制造需 “放眼三十年”,重点关注独特技术与商业化能力。国投集团围绕资源数据端、中试平台建设等环节,沿着产业链、创新链、价值链完善生物制造发展脉络和布局。此外,国内首支合成生物基金—赋远合成生物基金的成立,标志着资本正向早期技术倾斜,助力企业跨越“死亡谷”。
从工业尾气到高端化妆品原料,从秸秆乙醇到二氧化碳淀粉,生物制造正以创新之力重塑产业边界。在政策引导、技术突破与产学研协同下,中国生物制造核心产业增加值虽仅占工业2.4%,但提升空间巨大。未来,随着合成生物学、人工智能与绿色制造的深度融合,这一赛道将不仅是经济增长引擎,更是中国参与全球科技竞争的关键筹码。