加快建設(shè)基于綠色生物制造的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系，構(gòu)建生物制造產(chǎn)業(yè)雙循環(huán)新發(fā)展格局，有利于我國(guó)在國(guó)際生物經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中贏得主動(dòng)、把握先機(jī)。

生物制造是利用生物體機(jī)能進(jìn)行物質(zhì)加工與合成的綠色生產(chǎn)方式。日常生活中，生物制造產(chǎn)品并不少見，乙肝疫苗、胰島素、玻尿酸、膠原蛋白、燃料乙醇等，都是利用生物制造技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品。

《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確將生物制造列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。生物制造被認(rèn)為具有引領(lǐng)“第四次工業(yè)革命”的潛力，是提升新質(zhì)生產(chǎn)力的重要抓手之一，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到萬億元級(jí)別，是世界各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。加快建設(shè)基于綠色生物制造的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系，構(gòu)建生物制造產(chǎn)業(yè)雙循環(huán)新發(fā)展格局，有利于我國(guó)在國(guó)際生物經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中贏得主動(dòng)、把握先機(jī)。

生物制造賦能產(chǎn)業(yè)升級(jí)

從當(dāng)前全球發(fā)展趨勢(shì)來看，龐大的人口增長(zhǎng)壓力、環(huán)境壓力、能源和食物短缺等問題亟待解決，我們需要依靠新的經(jīng)濟(jì)模式去解決這些問題。近年來，生物經(jīng)濟(jì)這個(gè)新賽道進(jìn)入多地政府工作報(bào)告，而生物經(jīng)濟(jì)的核心之一就是生物制造。

在此背景下，世界各國(guó)把生物技術(shù)確定為經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域最具品牌影響力和競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)驗(yàn)室之一。近年來，該實(shí)驗(yàn)室解決了一系列生物制造“卡脖子”問題，引領(lǐng)我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

在江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，倪曄教授利用X-RAY晶體衍射儀解析酶蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)。近年來，倪曄教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)生物催化過程中的瓶頸問題，開展蛋白質(zhì)工程與生物催化研究，有針對(duì)性地改造酶的工業(yè)屬性，解決工業(yè)酶資源有限、重要酶工業(yè)應(yīng)用屬性不足等問題。通過努力攻關(guān)，相關(guān)研究成果不斷涌現(xiàn)，其中有不少產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

“通過生物催化技術(shù)在傳統(tǒng)的化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)這些產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，服務(wù)于國(guó)家的‘雙碳’戰(zhàn)略?！蹦邥险f。

工業(yè)生物技術(shù)既有助于實(shí)現(xiàn)化工、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)的綠色升級(jí)，也為很多產(chǎn)品的加工提供了綠色、可持續(xù)的生產(chǎn)方式。這間1500平方米的實(shí)驗(yàn)室，建有通風(fēng)發(fā)酵、厭氧發(fā)酵、分離提取與包裝等不同中試平臺(tái)。饒志明教授團(tuán)隊(duì)正在用中試發(fā)酵罐做微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。他們先在實(shí)驗(yàn)室里不斷摸索，優(yōu)化各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，然后去適應(yīng)更大規(guī)模、更粗放的生產(chǎn)條件。

“像國(guó)內(nèi)的一些大宗發(fā)酵產(chǎn)品，如氨基酸、有機(jī)酸、維生素，工廠的發(fā)酵罐有百噸甚至上千噸的規(guī)模?！别堉久鹘榻B，“前幾年我們進(jìn)口大豆和豆粕時(shí)，經(jīng)常被‘卡住脖子’。國(guó)外企業(yè)坐地起價(jià)，讓國(guó)內(nèi)的一些養(yǎng)豬場(chǎng)壓力很大。針對(duì)這種情況，我們研發(fā)了一些在飼料里添加的氨基酸，可以大大減少豆粕等飼料的進(jìn)口?！?/p>

近五年，江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家和省部級(jí)項(xiàng)目267項(xiàng)；發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文665篇；授權(quán)發(fā)明專利664項(xiàng)，其中國(guó)際專利50項(xiàng)，在生物制造領(lǐng)域發(fā)明專利位列全球第一，形成了工業(yè)生物技術(shù)從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的科研創(chuàng)新體系，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

生物制造變廢為寶

一種在市場(chǎng)上頗受歡迎的魚飼料蛋白，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，粗蛋白含量達(dá)到80%以上。讓人想不到的是，它竟然是用鋼鐵廠煉鋼時(shí)產(chǎn)生的工業(yè)尾氣生產(chǎn)出來的。

生產(chǎn)這種飼料蛋白的首鋼朗澤是首鋼集團(tuán)的子公司，它是全世界第一個(gè)實(shí)現(xiàn)以鋼鐵工業(yè)尾氣制飼料蛋白和燃料乙醇的企業(yè)。10年前，這家企業(yè)為了處理首鋼的工業(yè)尾氣，將氣體發(fā)酵技術(shù)引進(jìn)國(guó)內(nèi)。不過，這種技術(shù)僅在實(shí)驗(yàn)室中獲得驗(yàn)證，距離工業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路。首鋼朗澤經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，最終打通了全系統(tǒng)工藝流程實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

我國(guó)有大量的工業(yè)尾氣資源。據(jù)專家估算，鋼鐵冶金、石化煉油、水泥等行業(yè)年產(chǎn)工業(yè)尾氣超過萬億立方米，如果能利用其中的50%即可年產(chǎn)飼料蛋白500萬噸，減少二氧化碳排放1.2億噸，節(jié)約糧食1.6億噸，節(jié)省耕地4億畝。

南京也有一家能夠助力行業(yè)變廢為寶的科研機(jī)構(gòu)，它就是位于江寧開發(fā)區(qū)的南京大學(xué)江寧環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新研究院，肩負(fù)“驅(qū)動(dòng)研發(fā)產(chǎn)業(yè)，服務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展”的戰(zhàn)略使命，圍繞流域污染控制與生態(tài)凈化、VOCs污染控制與廢氣治理、重金屬污染控制與土壤修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，搭建技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)移孵化、科技公共服務(wù)、國(guó)際合作交流四個(gè)功能平臺(tái)。

“為治理污染，過去企業(yè)往廢水里扔錢，而現(xiàn)在是從廢水里撈錢?！蹦暇┐髮W(xué)李愛民教授說，生物技術(shù)是目前廢水處理最常用的技術(shù)，但經(jīng)生物技術(shù)處理后的廢水中含有大量微生物代謝及降解產(chǎn)物，制約了廢水的回收利用，高效經(jīng)濟(jì)的深度處理技術(shù)是廢水回收利用的關(guān)鍵。而常規(guī)的處理方法投資大，處理成本高且操作復(fù)雜。

針對(duì)這一制約水資源回收利用的難題，2007年起，李愛民教授率領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)致力于廢水的深度處理與回收利用技術(shù)研究，研發(fā)出系列磁性樹脂及其流化床處理工藝，克服了傳統(tǒng)樹脂法處理水量小、處理成本高等缺點(diǎn)，突破了樹脂法在低濃度復(fù)雜體系廢水處理應(yīng)用的瓶頸。目前，該技術(shù)已建立多項(xiàng)示范工程，成功應(yīng)用于印染廢水、城市污水的深度處理及飲用水的高效凈化，處理效果及運(yùn)行成本大大優(yōu)于現(xiàn)有處理工藝。該技術(shù)已被列為國(guó)家水體污染控制與治理重大專項(xiàng)的標(biāo)志性成果，有望為緩解我國(guó)水資源短缺、控制水污染、保障水安全提供重要技術(shù)支撐。

可見，生物制造是一種全新的生產(chǎn)技術(shù)，融合了生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)等多種技術(shù)，具有清潔、高效、可再生等特點(diǎn)。我國(guó)是工農(nóng)業(yè)大國(guó)，資源消耗多，相應(yīng)的排放量也大，因此有條件也有必要通過生物制造等先進(jìn)技術(shù)手段來化解這一難題，變廢為寶。它對(duì)于打造新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)向綠色、可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。

各地布局生物制造

事實(shí)證明，生物制造可從根本上改變傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)模式。利用生物+醫(yī)藥、生物+化工、生物+能源、生物+輕工等全新生產(chǎn)方式，誕生一大批全新產(chǎn)品，生物制造未來前景十分廣闊。據(jù)預(yù)測(cè)，全球生物制造產(chǎn)值接近30萬億美元。

生物技術(shù)是我國(guó)繼綠色制造、智能制造后，推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的又一重要抓手。為此，我國(guó)制定了多項(xiàng)政策措施。2022年，《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》的印發(fā)，標(biāo)志著我國(guó)首部生物經(jīng)濟(jì)五年規(guī)劃正式出臺(tái)。規(guī)劃中提出，充分發(fā)揮我國(guó)生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)生物技術(shù)賦能經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，加快構(gòu)建現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)體系，有序推進(jìn)生物資源保護(hù)利用，著力做大做強(qiáng)生物經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)國(guó)家生物安全風(fēng)險(xiǎn)防控和治理體系建設(shè)，提高國(guó)家生物安全治理能力，切實(shí)筑牢國(guó)家生物安全屏障。

另外，國(guó)家發(fā)展改革委還支持了12個(gè)國(guó)家生物產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，牽頭通過了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》等，促進(jìn)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在省、市級(jí)層面，2021年以來，生物制造產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，各地政府紛紛“出招”，發(fā)布相關(guān)政策，聚焦自身優(yōu)勢(shì)，從集群培育、配套設(shè)施建設(shè)、技術(shù)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。

在國(guó)家和地方政府的支持下，我國(guó)生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得巨大成就，細(xì)分子行業(yè)門類逐步增多，核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速增長(zhǎng)，長(zhǎng)三角地區(qū)形成產(chǎn)業(yè)集群，華北、華中地區(qū)骨干企業(yè)數(shù)量眾多。未來，隨著生物技術(shù)進(jìn)一步取得突破進(jìn)展，生物制造還有望向采礦、冶金、電子信息、環(huán)保等領(lǐng)域拓展，發(fā)展前景十分廣闊，成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要引擎。